开放式绕组异步电机及其容错控制系统研究

发布时间：2017-09-09 09:17

  本文关键词：开放式绕组异步电机及其容错控制系统研究

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【摘要】：随着我国汽车保有量不断增加,汽车燃油的大量消耗导致石油资源的日益枯竭,同时带来严重的大气污染,因而大力发展电动汽车具有重要意义。异步电机具有价格便宜,结构简单可靠等优点,是目前电动汽车上最主要的电机。同时开放式绕组具有和传统三电平逆变器同样的输出电压,且具有很强的容错能力,近年来已逐步运用于电动汽车。然而电机驱动系统直接关系到其承载的人身安全,因此需提高控制系统的可靠性,为此需要对开放式绕组异步电机进行容错控制研究。本文首先从开放式绕组异步电机的结构上,建立了其在不同坐标系下的数学模型。根据其在两相同步旋转坐标系下的数学模型,完成了MATLAB建模。分析了按转子磁场定向的开放式绕组异步电机矢量控制系统。针对单电源供电开放式绕组系统零序电压和电流的问题,给出了相应的抑制方法。说明了开关管和绕组故障辨识方法,并在保证空间电压矢量不变的情况下,给出了控制方法,实现系统的容错控制。针对双电源供电系统,研究了双逆变器共模电压的抑制方法。在故障辨识的基础上,比较了采用两相容错和三相容错控制系统。随后,利用MATLAB/Simulink对上述研究进行仿真,仿真结果证实理论研究的正确性。针对开放式绕组异步电机及其容错控制系统,本文采用Freescale公司的DSP芯片MC56F8346处理器,完成了整个系统的软硬件设计,在此基础上完成相关实验,实验结果表明,开放式绕组异步电机矢量控制的可行性,同时能够实现开关管或绕组故障的容错运行。
【关键词】：开放式绕组 异步电机 容错控制 空间电压矢量 矢量控制
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM343;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题背景12-13
• 1.2 课题的研究现状和意义13-18
• 1.2.1 开放式绕组驱动系统13-15
• 1.2.2 异步电机容错控制系统15-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 开放式绕组异步电机矢量控制系统19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 开放式绕组异步电机建模19-24
• 2.2.1 三相静止坐标系下开放式绕组异步电机数学模型20-21
• 2.2.2 两相静止坐标系下开放式绕组异步电机数学模型21-22
• 2.2.3 两相旋转坐标系下开放式绕组异步电机数学模型22-23
• 2.2.4 开放式绕组异步电机的MATLAB数学模型23-24
• 2.3 开放式绕组异步电机矢量控制24-26
• 2.3.1 矢量控制技术基础24
• 2.3.2 按转子磁场定向的开放式绕组异步电机矢量控制24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 单电源供电开放式绕组异步电机及其容错控制27-46
• 3.1 引言27-28
• 3.2 双电源供电与单电源供电系统对比28
• 3.3 单电源供电开放式绕组SVPWM调制策略及零序电流抑制28-33
• 3.3.1 空间矢量调制技术基础28-29
• 3.3.2 开放式绕组SVPWM调制策略29-31
• 3.3.3 零序电流抑制方法31-33
• 3.4 故障诊断33-36
• 3.5 故障重构36-37
• 3.6 单电源供电开放式绕组异步电机容错控制方案37-39
• 3.6.1 容错控制特点38-39
• 3.6.2 容错控制方法39
• 3.7 仿真验证39-42
• 3.8 实验验证42-45
• 3.9 本章小结45-46
• 第四章 双电源供电开放式绕组异步电机及其容错控制46-55
• 4.1 引言46-47
• 4.2 双电源供电开放式绕组SVPWM调制策略及共模电压抑制47-48
• 4.3 容错控制方案48-51
• 4.3.1 故障后的空间电压矢量48
• 4.3.2 故障容错运行48-51
• 4.4 仿真验证51-52
• 4.5 实验验证52-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第五章 硬件平台搭建和软件算法设计55-68
• 5.1 引言55
• 5.2 硬件设计55-62
• 5.2.1 主功率模块及其驱动设计56-57
• 5.2.2 采样调理保护电路设计57-59
• 5.2.3 保护电路设计59-60
• 5.2.4 主控制电路设计60-61
• 5.2.5 通讯电路设计61-62
• 5.3 软件算法设计62-67
• 5.3.1 软件开发环境62-63
• 5.3.2 光电编码器测速设计63-65
• 5.3.3 CPLD保护设计65
• 5.3.4 软件总体设计65-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 全文工作总结68
• 6.2 后续工作展望68-70
• 参考文献70-75
• 致谢75-76
• 在学期间研究成果及发表的学术论文76

【参考文献】

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本文编号：819580