六相永磁同步电机断相容错控制研究

发布时间：2020-06-26 23:45

【摘要】：永磁同步电机具有精密度高、体积小、速度控制性能好等特点,并且相较于传统的多相电机具有效率高、功率因数高等优点,因此被广泛应用在工业、军事与民生等大功率等级、高可靠性的场合。在某些特殊应用场合下,要求系统不能停机,并具有一定的容错能力,因此对多相永磁同步电机容错控制的研究就具有一定的现实价值意义。本文中以六相永磁同步电机作为研究对象,对六相永磁同步电机进行了数学建模,并且分析了当一相定子绕组发生断相故障时,六相电机磁动势的变化。在故障后采用磁动势相等的原则进行故障补偿,使电机在故障后继续运行。首先,介绍了六相永磁同步电机的结构及其工作原理,解释了六相静止坐标系和两相旋转坐标系之间的变换关系,得到变换矩阵。采用磁场定向基础上的i_d=0的控制方法,建立了电磁转矩与交轴电流分量i_q的比例关系。确定了速度环和电流环的双闭环PI控制策略,并在MATLAB/Simulink中搭建了六相永磁同步电机的控制系统,进行了仿真实验。其次,在六相永磁同步电机一相绕组发生故障时,对故障进行了分析和研究。分析了故障后的磁动势分布情况,确立了故障前后电机定子磁动势不变的原则,通过控制故障后剩余各相绕组电流的相位和幅值,使故障后剩余定子总的磁动势等于故障前的磁动势。故障后采用电流滞环控制方法,使系统可以快速跟踪设定电流,达到快速补偿的效果。并在MATLAB/Simulink中进行了故障后的补偿仿真。最后以TMS320F28335芯片为中心,设计了六相永磁同步电机驱动器,该驱动器包含逆变模块、PWM驱动模块、开关电源模块、电流检测及保护电路模块。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM341
【图文】：

六相,永磁同步电机,结构示意图,磁链

图 2.1 六相永磁同步电机的结构示意图 2.1 Schematic diagram of six phase permanent magnet synchronou程中，应该忽略外部干扰条件，并假设六相永磁同步电机件：谐波磁场的影响，假设气隙磁场按正弦规律分布；温度和频率对电机本体的影响；磁路饱和、涡流、磁滞及趋肤效应的影响；永磁体磁势不变，其磁链的幅值大小在气隙中按正弦规规定选取坐标轴的正方向：流和负电流分别产生正磁链和负磁链；逆时针旋转为正方向；绕组电压和电流的正方向符合电动机惯例。永磁同步电机的定子电压方程和磁链方程可以表示为下 s S S SU R i P

坐标系变换,两相,坐标系,方程变换

图 2.3 两相静止的坐标系变换到两相旋转的坐 stationary coordinate system to two-phase rotating coo2 /2sin cos 0 0 0 0cos sin 0 0 0 00 0 1 0 0 00 0 0 1 0 00 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1r sC 的坐标系变换为两相旋转的坐标系系下的方程变换成旋转坐标下的方程：2 r 2 s /2 x 2 s 6 s /2 r 6sx C x C x6 2 /6 2 6 /2 2Ts s r s s r rx C x C x

【参考文献】