六相永磁同步电动机直接转矩容错控制的研究
发布时间：2021-08-27 05:12
多相永磁同步电机因其较小的转矩脉动、高效的输出功率、良好的容错性能等显著优点,近年来,多相电机驱动系统逐渐被众多国内外专家和教授纳入研究领域。本文以双Y移30°六相永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,简称PMSM）为课题研究对象,并对电机正常运行和故障下运行的直接转矩控制进行了研究。首先,为了便于对电机系统进行更好的理论分析,建立了在自然静止坐标系下的双Y移30°PMSM数学模型,推导了6s/2s变换矩阵,将非线性的双Y移30°PMSM变换为解耦后的六相PMSM数学模型。在电机转速环上设计了PI控制器,通过调节PI控制器的参数,实现对电机转速的有效控制,利用MATLAB/Simulink搭建六相PMSM的控制系统,对其控制效果进行了仿真验证。其次,将开关表和滞环比较器相结合,并将双Y移30°六相PMSM的定子磁链偏差,转矩偏差以及定子磁链所在扇区的位置,作为开关表的三个输入量,并对双Y移30°六相PMSM进行了直接转矩控制的仿真研究,仿真数据表明,直接转矩控制具有良好的动态响应,工程便于实现操作和控制。再次,本文对双Y移30°六相PMSM...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六相双Y移30°PMSM的简化图
第2章六相双Y移30°PMSM数学模型与直接转矩控制基本原理9的转换，就能使在六相PMSM数学模型中的微分方程阶数达到降低的效果，并且能使定子磁链与位置角达到解耦的目的。空间上六相静止坐标系到两相旋转坐标系并不可以实现直接的转换，需要间接的实现，转换过程具体为：（1）6s/2s代表六相静止坐标系至两相静止坐标系转换间的表达式；（2）2s/2r代表两相静止坐标系至d-q旋转坐标系转换间的表达式。在转换过程中，必须要满足以下规定：（1）确保磁势和功率在转换前后保持相等；（2）所涉及的变换矩阵均为单位正交矩阵；（3）始终保持磁链、电流和电压三者间坐标变换矩阵的一致性。2.2.16s/2s的变换如图2.2所示是六相到两相静止坐标系的变换。图中轴与A相定子绕组轴线方向保持一致，按其方向逆时针旋转90°即为轴，由于磁势在坐标系间转换前后保持大小一致，、绕组与六相绕组所产生的磁势是相等的，在子平面上，涉及机电能量转换，则有下式：{Fα=FA+FDcos30°+FBcos120°+FEcos150°+FCcos240°Fβ=FA+FDsin30°+FBsin120°+FEsin150°+FCsin240°+FF（2.7）式中：F为六相绕组在轴方向上的磁势；F为六相绕组在轴方向上的磁势。图2.26s/2s坐标变换Fig.2.26s/2sCoordinatetransformation在子平面中，涉及机电能量转换，而在1212z-z、-两个子平面上，机电能量转换并不牵涉其中，为了方便6s/2s间的坐标变换矩阵的计算，4个与机电能量转换无关的零序分量(1234z、z、z、z)被代入到变换矩阵中，将六个向量单位（4321、、、、、zzzz）经过正交化后，可获得如下的单位变换矩阵，具体表达式如下：
沈阳工业大学硕士学位论文10==202020020202231310013132231310013132321443322112/6TsszzzzzzzzC（2.8）式（2.8）的逆变换矩阵为：TssssCC2/66/2=（2.9）记TFCEBDAs=xxxxxxx6，Tzzzzsxxxxxxx43212=，Tzzzzqdrxxxxxxx43212=，其中电压u、电流i或者磁链Ψ等变量均可用x所表示。经上述分析可知，六相至两相静止坐标系的转换公式为：ssssxxC62/62=（2.10）ssssxxC26/26=（2.11）2.2.22s/2r的变换由上述的机电能量转换原理可知，仅在方向分量上涉及到机电能量转换，若进行旋转变换，只需把分量实行旋转变换，如图2.3所示是到qd坐标系的变换。在dq旋转坐标系中的d轴，超前于q轴90°，旋转方向与转子磁链转动方向保持一致。在进行坐标系转换的过程中，功率不变且合成磁势相等[33]。图2.3坐标系到dq旋转坐标系的转换过程Fig.2.3Transformationprocessofcoordinatesystemtorotatingcoordinatesystem经过对图2.3进行分析，可知至dq坐标变换的矩阵如下：==qdsrqdiiCiiii2/2cossinsin-cos（2.12）把式（2.12）转换至六维矩阵如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于积分滑模控制的对称六相永磁同步电机调速系统研究[J]. 李永恒,刘陵顺,闫红广. 电机与控制应用. 2018(12)
[2]基于反步滑模的六相PMSM的控制研究[J]. 任彬. 电子测量技术. 2018(23)
[3]数控机床专用永磁同步电机分数阶滑模控制[J]. 丘永亮. 机床与液压. 2018(22)
[4]六相永磁同步电机新型指数趋近律滑模控制[J]. 刘胜,郭晓杰,张兰勇. 控制工程. 2018(10)
[5]一种新型趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 郭小定,柏达,周少武,范婷. 控制工程. 2018(10)
[6]双Y移30°六相PMSM的滑模变结构控制技术[J]. 马秀娟,郑安琪,张华强,刘陵顺. 电机与控制学报. 2018(10)
[7]基于二阶滑模的永磁同步电机SVM-DTC[J]. 万东灵,赵朝会,孙强. 电机与控制应用. 2018(06)
[8]基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真[J]. 高键,吴祥瑞. 舰船科学技术. 2018(01)
[9]一种优化的永磁同步电动机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,孟祥臻,师浩浩,焦森. 微电机. 2017(12)
[10]基于趋近律方法的六相永磁同步电机滑模控制器设计[J]. 黄建,袁雷,冯文瀚. 工业仪表与自动化装置. 2017(06)
博士论文
[1]多相感应电机控制技术的研究[D]. 李山.重庆大学 2009
[2]多相永磁同步电动机调速系统控制方法的研究[D]. 欧阳红林.湖南大学 2005
硕士论文
[1]六相永磁同步电机容错控制研究[D]. 沈雪.沈阳工业大学 2019
[2]六相永磁同步电机控制器故障诊断[D]. 姜俊.沈阳工业大学 2017
[3]多电机同步的积分终端滑模控制策略研究[D]. 李立根.湘潭大学 2016
[4]T型三电平双三相永磁同步电机直接转矩控制及容错控制研究[D]. 王学庆.东南大学 2016
[5]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[6]自适应滑模控制原理及其应用研究[D]. 胡凯.长沙理工大学 2016
[7]不确定时滞系统的滑模控制研究[D]. 王月英.河北科技大学 2015
[8]基于逆系统的三电平有源电力滤波器电流跟踪控制研究[D]. 何向东.郑州大学 2015
[9]基于自适应滑模控制的永磁同步电机伺服系统的设计[D]. 陈星.杭州电子科技大学 2013
[10]双馈电机控制系统的仿真及实验研究[D]. 杨智林.湖北工业大学 2012
本文编号：3365721
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
六相双Y移30°PMSM的简化图
第2章六相双Y移30°PMSM数学模型与直接转矩控制基本原理9的转换，就能使在六相PMSM数学模型中的微分方程阶数达到降低的效果，并且能使定子磁链与位置角达到解耦的目的。空间上六相静止坐标系到两相旋转坐标系并不可以实现直接的转换，需要间接的实现，转换过程具体为：（1）6s/2s代表六相静止坐标系至两相静止坐标系转换间的表达式；（2）2s/2r代表两相静止坐标系至d-q旋转坐标系转换间的表达式。在转换过程中，必须要满足以下规定：（1）确保磁势和功率在转换前后保持相等；（2）所涉及的变换矩阵均为单位正交矩阵；（3）始终保持磁链、电流和电压三者间坐标变换矩阵的一致性。2.2.16s/2s的变换如图2.2所示是六相到两相静止坐标系的变换。图中轴与A相定子绕组轴线方向保持一致，按其方向逆时针旋转90°即为轴，由于磁势在坐标系间转换前后保持大小一致，、绕组与六相绕组所产生的磁势是相等的，在子平面上，涉及机电能量转换，则有下式：{Fα=FA+FDcos30°+FBcos120°+FEcos150°+FCcos240°Fβ=FA+FDsin30°+FBsin120°+FEsin150°+FCsin240°+FF（2.7）式中：F为六相绕组在轴方向上的磁势；F为六相绕组在轴方向上的磁势。图2.26s/2s坐标变换Fig.2.26s/2sCoordinatetransformation在子平面中，涉及机电能量转换，而在1212z-z、-两个子平面上，机电能量转换并不牵涉其中，为了方便6s/2s间的坐标变换矩阵的计算，4个与机电能量转换无关的零序分量(1234z、z、z、z)被代入到变换矩阵中，将六个向量单位（4321、、、、、zzzz）经过正交化后，可获得如下的单位变换矩阵，具体表达式如下：
沈阳工业大学硕士学位论文10==202020020202231310013132231310013132321443322112/6TsszzzzzzzzC（2.8）式（2.8）的逆变换矩阵为：TssssCC2/66/2=（2.9）记TFCEBDAs=xxxxxxx6，Tzzzzsxxxxxxx43212=，Tzzzzqdrxxxxxxx43212=，其中电压u、电流i或者磁链Ψ等变量均可用x所表示。经上述分析可知，六相至两相静止坐标系的转换公式为：ssssxxC62/62=（2.10）ssssxxC26/26=（2.11）2.2.22s/2r的变换由上述的机电能量转换原理可知，仅在方向分量上涉及到机电能量转换，若进行旋转变换，只需把分量实行旋转变换，如图2.3所示是到qd坐标系的变换。在dq旋转坐标系中的d轴，超前于q轴90°，旋转方向与转子磁链转动方向保持一致。在进行坐标系转换的过程中，功率不变且合成磁势相等[33]。图2.3坐标系到dq旋转坐标系的转换过程Fig.2.3Transformationprocessofcoordinatesystemtorotatingcoordinatesystem经过对图2.3进行分析，可知至dq坐标变换的矩阵如下：==qdsrqdiiCiiii2/2cossinsin-cos（2.12）把式（2.12）转换至六维矩阵如下：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于积分滑模控制的对称六相永磁同步电机调速系统研究[J]. 李永恒,刘陵顺,闫红广. 电机与控制应用. 2018(12)
[2]基于反步滑模的六相PMSM的控制研究[J]. 任彬. 电子测量技术. 2018(23)
[3]数控机床专用永磁同步电机分数阶滑模控制[J]. 丘永亮. 机床与液压. 2018(22)
[4]六相永磁同步电机新型指数趋近律滑模控制[J]. 刘胜,郭晓杰,张兰勇. 控制工程. 2018(10)
[5]一种新型趋近律的永磁同步电机滑模控制[J]. 郭小定,柏达,周少武,范婷. 控制工程. 2018(10)
[6]双Y移30°六相PMSM的滑模变结构控制技术[J]. 马秀娟,郑安琪,张华强,刘陵顺. 电机与控制学报. 2018(10)
[7]基于二阶滑模的永磁同步电机SVM-DTC[J]. 万东灵,赵朝会,孙强. 电机与控制应用. 2018(06)
[8]基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真[J]. 高键,吴祥瑞. 舰船科学技术. 2018(01)
[9]一种优化的永磁同步电动机直接转矩控制开关表[J]. 李耀华,曲亚飞,孟祥臻,师浩浩,焦森. 微电机. 2017(12)
[10]基于趋近律方法的六相永磁同步电机滑模控制器设计[J]. 黄建,袁雷,冯文瀚. 工业仪表与自动化装置. 2017(06)
博士论文
[1]多相感应电机控制技术的研究[D]. 李山.重庆大学 2009
[2]多相永磁同步电动机调速系统控制方法的研究[D]. 欧阳红林.湖南大学 2005
硕士论文
[1]六相永磁同步电机容错控制研究[D]. 沈雪.沈阳工业大学 2019
[2]六相永磁同步电机控制器故障诊断[D]. 姜俊.沈阳工业大学 2017
[3]多电机同步的积分终端滑模控制策略研究[D]. 李立根.湘潭大学 2016
[4]T型三电平双三相永磁同步电机直接转矩控制及容错控制研究[D]. 王学庆.东南大学 2016
[5]五相永磁同步电机系统故障诊断与容错控制技术研究[D]. 侯雅晓.哈尔滨工业大学 2016
[6]自适应滑模控制原理及其应用研究[D]. 胡凯.长沙理工大学 2016
[7]不确定时滞系统的滑模控制研究[D]. 王月英.河北科技大学 2015
[8]基于逆系统的三电平有源电力滤波器电流跟踪控制研究[D]. 何向东.郑州大学 2015
[9]基于自适应滑模控制的永磁同步电机伺服系统的设计[D]. 陈星.杭州电子科技大学 2013
[10]双馈电机控制系统的仿真及实验研究[D]. 杨智林.湖北工业大学 2012
本文编号：3365721
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