五相永磁同步电机驱动及容错控制的研究

发布时间：2017-11-12 14:03

  本文关键词：五相永磁同步电机驱动及容错控制的研究

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【摘要】：随着自然资源的日益匮乏,人类的节能观念越来越强烈。五相永磁同步电机(FP-PMSM)与传统的三相电机相比,具有功率密度高、转矩波动小、低压大功率传动、容错运行和可靠性好的特性。FP-PMSM控制系统很适合应用到电动汽车、航天等场合,且当今的市场上还没有成熟的FP-PMSM控制器。为此,本文对五相永磁同步电机控制系统模型、SVPWM技术、半桥结构下矢量控制及单相开路运行、五相六桥臂下单相开路时的容错控制进行了研究。最后,通过实验验证了相关算法的可行性。首先,对FP-PMSM控制系统进行了理论分析。本文从五相电机的自然数学模型分析,得出了扩展的五相旋转坐标变换,建立了直交轴解耦后的电机数学模型。在此基础上,建立了电机控制系统的传递函数模型,分析了转速与电流PI调节器的设计。在Simulink里,搭建了电机的仿真模型。其次,对五相半桥SVPWM技术进行了研究。在电机正常运行时,五相六桥臂的逆变器,由于中性点电流为零,就退变为五相半桥结构,本文采用了0di?的矢量控制。对相邻双矢量(NTV-SVPWM)与相邻四矢量(NFV-SVPWM)进行了理论分析与仿真验证。针对NFV-SVPWM中出现的低母线利用率问题,进行了过调制的研究。仿真结果验证了优化后的NFV-SVPWM的正确性,并利用此调制算法进行了0di?的矢量控制的仿真。再次,针对五相电机单相开路故障下的容错运行条件,本文对五相半桥与五相六桥臂拓扑结构下控制策略进行了相关研究。根据磁动势不变的原则,进行了五相半桥等电流幅值滞环控制策略的分析与仿真验证。五相六桥臂可以实现每相解耦控制,为了简化容错算法,本文提出了五相六桥臂下的矢量控制策略,并进行了仿真验证。同时,为了减小五相半桥下的电流波动率,本文提出了最小相电流误差的滞环控制方法,解决了五相半桥下的电流滞环频率不固定且转矩波动大的问题。最后,本文在基于DSP F28M36的硬件平台上,进行了五相半桥结构下两种SVPWM算法的实验,并对有无过调制的NFV-SVPWM算法进行了实验对比。同时,针对电机正常运行时的电流闭环控制进行了实验验证。
【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】：2015
【分类号】：TM341

【参考文献】

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1 赵光连;王龙生;;高效节能电机节能效果分析及推广前景[J];科技视界;2013年24期

2 高青松;;高效节能电机在电厂中的应用研究[J];科技信息;2012年33期

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本文编号：1176187