五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究

发布时间：2017-12-06 22:22

  本文关键词：五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究

  更多相关文章： 五相PMSM 脉宽调制 匝间短路 开路诊断 镜像对称 容错电流

【摘要】：本文以五相PMSM驱动控制系统为研究对象,对电机数学模型的建立、五相逆变器脉宽调制方法的实现、电机匝间短路故障模型的建立、五相逆变器开路故障的诊断及容错控制运行性能的研究等都进行了深入分析。首先,建立五相电机数学模型,分析五相逆变器矢量控制方案及脉宽调制技术。文中以ITH-MMF五相PMSM为例,分析定子电感矩阵和磁链方程的求解过程及电机在自然坐标系下的数学模型,建立五相系统的坐标变换矩阵,推导电机在旋转坐标系下的数学模型;探讨五相PMSM的矢量控制方案,对最大两矢量和最近四矢量两种脉宽调制算法进行理论分析和仿真验证,可得最近四矢量SVPWM算法下电机输出的相电压谐波含量更小,相电流更加接近正弦波。其次,研究电机的匝间短路和逆变器开路故障。针对Sin-MMF五相PMSM,对发生匝间短路的故障相引入故障因子,推导电机匝间短路故障参数模型,搭建电机匝间短路故障仿真模型,仿真表明电机输出端的定子电流与发生匝间短路故障的匝数存在正比关系;提出两种五相逆变器开路故障诊断算法:算法一利用改进平均电流法得到逆变器单管开路和不同相两管开路的故障定位表。算法二对电流进行归一化处理,解决了平均电流法在负载突变时易出现误诊断的问题,利用三次谐波子空间故障电流的相位角实现开关管单管开路故障诊断。然后,探讨五相PMSM发生缺相故障后的容错运行机理。引入镜像对称原理得到正弦电流镜像关系式,减少容错电流未知变量求解个数,增加控制系统求解速度,降低电机病态运行时间。以零转矩脉动、零中性线电流和定子铜耗最小为约束条件,分析电机在一相缺相、不相邻两相缺相和相邻两相缺相三种故障状态下输出的有功和无功功率,得到电机在故障状态下保持低转矩脉动和较高输出力矩的最优容错电流解,并用Ansoft进行仿真验证。最后,以英飞凌32位微控制器TC1767为核心,搭建五相PMSM驱动控制系统实验平台,对本文算法进行实验验证,结果表明:利用最近四矢量SVPWM算法调制控制时电机输出的相电压谐波含量更小,降低电机损耗;本文所提出的改进平均电流法和三次谐波归一化电流法均可对逆变器开关管开路故障进行准确诊断,此外三次谐波归一化电流法解决了平均电流法负载突变时易出现误诊断的问题;利用本文推出的最优容错电流可保证电机在缺相故障后仍能平稳运行,且最大限度地降低转矩脉动。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁伟铭;陈诚;任纪良;郑瑞广;;永磁同步电机定子匝间短路故障诊断的研究现状及发展趋势[J];微电机;2013年02期

2 李俊卿;王栋;何龙;;双馈式感应发电机定子匝间短路故障稳态分析[J];电力系统自动化;2013年18期

3 汤颂光;探测线圈法检测发电机转子绕组动态匝间短路故障[J];江苏电力;1985年01期

4 赵海亮;;双馈异步风力发电机定子匝间短路故障诊断[J];黑龙江电力;2013年03期

5 陈权涛;杨向宇;;发电机转子绕组匝间短路故障在线检测方法[J];微电机;2008年03期

6 郝亮亮;吴俊勇;;同步发电机转子匝间短路故障在线监测的研究评述与展望[J];电力自动化设备;2013年09期

7 陈卓;雷晓r，

本文编号：1260172