永磁同步电机模型预测控制及容错控制策略的研究

发布时间：2020-12-26 08:27

　　永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）具有较高效率、转矩惯量比,能量密度和简单易行等显著特点,因此在雷达、数控机床、电动舵机、机车、机器人等各领域得到广泛应用。目前,驱动电机控制系统的电压源逆变器（Voltage Source Inverter,VSI）主要有:两电平逆变器和三电平NPC型逆变器。与传统两电平逆变器相比,三电平NPC型逆变器具有较小的功率管承受电压应力和电磁干扰、较低的电压总谐波畸变率和开关损耗等特点;但是三电平NPC型逆变器的开关器件数量较多,将会导致逆变器的可靠性降低,如果三电平NPC型逆变器桥臂发生开路或短路,将会造成电机控制系统无法正常运行,甚至会影响整个系统的运行安全,造成不可估量的经济损失。在某些高性能的交流控制系统中,逆变器是最容易发生故障的薄弱环节。因此,为提高控制系统的可靠性,将三电平NPC型逆变器进行容错控制具有重要地研究意义。经过多年研究,不同的三电平NPC型逆变器容错控制的拓扑结构相继被提出,本文将采用三相八开关逆变器（TPESI）作为三电平NPC型逆变器容错控制的拓扑结构。与其它容错控制相... 

【文章来源】：兰州交通大学甘肃省

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 永磁同步电机无传感器控制技术的研究现状
        1.2.2 永磁同步电机系统逆变器容错控制的研究现状
        1.2.3 永磁同步电机控制策略的研究现状
    1.3 论文的主要研究内容及框架
2 永磁同步电机驱动系统FCS-MPC的数学模型
    2.1 永磁同步电机（PMSM）的数学模型
    2.2 坐标变换
    2.3 永磁同步电机系统FCS-MPC策略基本原理
        2.3.1 永磁同步电机系统MPCC策略设计
        2.3.2 永磁同步电机系统MPTC策略设计
    2.4 小结
3 基于ESO的TPESFTI驱动PMSM系统MPCC
    3.1 引言
    3.2 三相八开关容错逆变器拓扑及数学模型
        3.2.1 三相ESFTI和PMSM的数学模型
        3.2.2 母线电容分压不均衡问题
        3.2.3 三相八开关容错逆变器驱动PMSM系统MPCC
    3.3 仿真分析
    3.4 小结
4 基于ESO的无速度传感器TPESFTI驱动PMSM系统自适应滑模MPCC
    4.1 引言
    4.2 基于ESO的转速估计和自适应滑模转速调节器设计
        4.2.1 基于反双曲正弦函数的ESO设计与分析
        4.2.2 基于ESO的自适应滑模转速控制器的设计
    4.3 基于快速矢量选择的PMSM系统MPCC
        4.3.1 基于快速矢量选择的模型预测电流控制
        4.3.2 控制延迟补偿
    4.4 仿真分析
    4.5 小结
5 基于分数阶滑模观测器的TPESFTI驱动PMSM系统无传感器MPCC
    5.1 引言
    5.2 分数阶滑模观测器的设计
        5.2.1 整数阶滑模观测器的设计
        5.2.2 定子电流和反电动势分数阶滑模观测器的设计
        5.2.3 转速和电角度的设计
    5.3 基于分数阶滑模观测器的MPCC策略
    5.4 仿真分析
        5.4.1 各转速辨识方法的比较
        5.4.2 基于平均值估计和分数阶滑模观测器的反电动势比较
        5.4.3 基于TPFSFTI和TPESFTI驱动PMSM系统MPCC的比较
    5.5 小结
6 基于分数阶滑模观测器的无速度传感器TPESFTI驱动PMSM系统自抗扰MPTC
    6.1 引言
    6.2 分数阶滑模观测器的设计
        6.2.1 整数阶滑模观测器的设计
        6.2.2 定子电流和定子磁链的分数阶滑模观测器设计
        6.2.3 转速估计的设计
    6.3 基于反双曲正弦函数的ADRC转速调节器设计
    6.4 基于电容电压不平衡补偿的MPTC策略
    6.5 仿真分析
    6.6 小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述[J]. 刘计龙,肖飞,沈洋,麦志勤,李超然.  电工技术学报. 2017(16)
[2]三电平有源中点钳位型微网储能变流器直流侧中点电压优化控制策略[J]. 胡存刚,邓娜,张云雷,王群京,罗方林.  控制理论与应用. 2017(08)
[3]基于分数阶滑模观测器的感应电机速度估计[J]. 缪仲翠,巨梅,党建武,张昊,韩天亮.  中国矿业大学学报. 2016(06)
[4]三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略[J]. 滕青芳,李国飞,朱建国,郭有光.  电机与控制学报. 2016(10)
[5]基于快速矢量选择的永磁同步电机模型预测控制[J]. 张永昌,杨海涛,魏香龙.  电工技术学报. 2016(06)
[6]考虑延时补偿的永磁同步电机电流预测控制[J]. 张永昌,高素雨.  电气工程学报. 2016(03)
[7]两电平与三电平NPC逆变器单桥臂故障重构拓扑SVPWM算法比较研究[J]. 刘勇超,葛兴来,冯晓云.  中国电机工程学报. 2016(03)
[8]矩阵变换器-永磁同步电机系统[J]. 夏长亮,阎彦.  电工技术学报. 2015(23)
[9]NPC型三电平逆变器容错控制模式下的母线电容电压波动分析及其抑制[J]. 张兵,王政,储凯,程明.  电工技术学报. 2015(07)
[10]基于滑模模型参考自适应观测器的无速度传感器三相永磁同步电机模型预测转矩控制[J]. 滕青芳,柏建勇,朱建国,郭有光.  控制理论与应用. 2015(02)

博士论文
[1]永磁同步电机调速系统滑模变结构控制若干关键问题研究[D]. 张晓光.哈尔滨工业大学 2014

硕士论文
[1]异步电机低开关频率的模型预测高性能控制研究[D]. 阮智勇.上海大学 2014



本文编号：2939368