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五相磁通切换型永磁电机的控制策略与驱动系统研究

发布时间:2019-01-25 20:49
【摘要】:五相磁通切换型永磁电机(Flux-Switching Permanent Magnet Machine,简称FSPM电机)是在三相FSPM电机的基础上,通过合理的定转子齿槽配合和优化设计而提出的新型电机,而E型定子单元结构(E-core)的FSPM电机,由于其更小的相间互感,因而具有更高的容错性,从而可以进一步发挥出多相电机的优势,因此本文的控制对象选择了一台五相定子20槽/转子18极的E-core结构FSPM电机。本文在分析了该电机工作原理和各项控制参数、性能指标的基础上,对由该电机组成的驱动系统和控制策略进行了研究。主要内容可分为以下几个部分:1) 从传统三相磁通切换型永磁电机出发,分析了五相E-core结构磁通切换型永磁电机的基本结构和工作原理;2) 对该新型结构电机的制作工艺和流程进行了简要介绍,并完成了电机静态电磁特性的测定;3) 详细分析了五相磁通切换型永磁电机驱动系统的控制策略,构建了控制系统框图,并在此基础上对适用于该驱动系统的电流滞环控制方法、空间电压矢量控制方法进行了深入研究和对比,并给出了仿真结果;4) 以电机故障前后气隙磁动势不变为基本原则,完成了对五相磁通切换型永磁电机驱动系统在三种常见断路故障情况下所需的电流矢量的分析计算,并进行了仿真验证。5)依据以上内容,分析了整个五相磁通切换型永磁电机驱动系统的系统构成,以TMS320F28335型DSP芯片为主控单元,进行了硬件电路的设计和仿真,并最终制作、焊接、调试完成了整个系统的硬件电路部分。6) 依据控制策略部分和容错策略部分的理论推导,以及经典电机拖动系统的程序流程,完成了基于C语言的DSP控制程序的软件编写,实现了理论推导部分中的所有新型算法;7) 在整个系统软硬件设计的基础之上,搭建了实验平台,完成了控制算法的实验验证。
[Abstract]:Five-phase flux switched permanent magnet motor (Flux-Switching Permanent Magnet Machine, for short FSPM motor) is a new type of motor based on three-phase FSPM motor. The FSPM motor with E type stator unit structure (E-core) has higher fault tolerance because of its smaller phase mutual inductance, which can further exert the advantages of multiphase motor. Therefore, a five-phase stator 20 slot / rotor 18 pole FSPM motor with E-core structure is selected. On the basis of analyzing the working principle, control parameters and performance index of the motor, the driving system and control strategy are studied in this paper. The main contents can be divided into the following parts: 1) based on the traditional three-phase flux-switched permanent magnet motor, the basic structure and working principle of five-phase E-core flux-switched permanent magnet motor are analyzed. 2) briefly introduce the manufacturing process and flow chart of the new structure motor, and complete the measurement of the static electromagnetic characteristics of the motor; 3) the control strategy of the five-phase flux-switched permanent magnet motor drive system is analyzed in detail, and the control system block diagram is constructed. Based on this, the current hysteresis control method suitable for the drive system is proposed. The space voltage vector control method is deeply studied and compared, and the simulation results are given. 4) based on the principle that the air-gap magnetodynamic force does not change into the basic principle before and after the motor fault, the analysis and calculation of the current vector required for the five-phase flux-switched permanent magnet motor drive system under three kinds of common open circuit faults are completed. 5) according to the above contents, the system structure of the five-phase flux switching permanent magnet motor drive system is analyzed. The hardware circuit is designed and simulated with TMS320F28335 DSP chip as the main control unit, and the final design is made. The hardware circuit of the whole system is finished by welding and debugging. 6) according to the theoretical derivation of the control strategy part and the fault-tolerant strategy part, and the program flow of the classical motor drive system, The software of DSP control program based on C language is completed, and all the new algorithms in the theoretical derivation are realized. 7) based on the software and hardware design of the whole system, the experimental platform is built and the control algorithm is verified.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM351

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本文编号:2415175

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