开放式绕组PMSM矢量控制及容错策略研究

发布时间：2017-08-07 15:23

  本文关键词：开放式绕组PMSM矢量控制及容错策略研究

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【摘要】：本文以开放式绕组永磁同步电机为研究对象,主要以其在单电源双逆变器供电拓扑下的工作情况为参考展开研究工作,主要完成开放式绕组PMSM数学模型的建立,矢量控制系统的构建,并针对不同调制范围的双逆变器SVPWM,零序电流的动态抑制,开路和短接两种容错拓扑下控制策略,Simulink仿真建模验证以及实验验证展开重点研究。在理想假设条件下,结合开放式绕组电机的结构特点,在交流电机中常用的abc,αβ和dq坐标系下建立电机的数学模型,然后将矢量控制正交解耦的思想与开放式绕组PMSM相结合,得到开绕组PMSM矢量控制系统。以传统SVPWM为基础,引出双逆变器SVPWM的概念,对在中间六边形范围内调制,即采用不产生零序电压的矢量组合的情况,进行详细推导,包括双逆变器电压矢量的分布与组合,扇区判断,参与合成矢量组合的选取,各自作用时间的分配,各扇区导通时序的形成等,并指出在单电源与双电源供电拓扑在中间六边形调制上的等效性。为提高电压利用率,将调制范围扩展至最大,介绍一种在最大六边形范围内适用的调制方法,并提出在系统中增加零序电流闭环,通过调整零矢量作用时间分配,改善SVPWM调制过程来动态抑制零序电流的方法。然后给出故障后,双逆变器开路和短接两种容错重构拓扑,并对二者进行比较分析,指明相同条件下应尽量配置为开路的原因,随后分别介绍了基于SVPWM和SPWM的两种容错控制方式。在Simulink仿真环境中建立开放式绕组PMSM的本体模型,将其一端绕组短接,变为传统PMSM后,在矢量控制系统中验证了其有效性。然后以此电机模型为基础搭建开绕组PMSM矢量控制系统和容错系统仿真模型,并在两种模型中分别验证了前述调制策略和容错的正确性。最后,在以TMS320F2812DSP芯片为核心的平台上进行系统实验,结果和现象再次表明文中所提理论的合理性及其工程可行性。
【关键词】：开放式绕组永磁同步电机 双逆变器 矢量控制 空间矢量脉宽调制 零序电流 容错
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 PMSM及其控制的研究现状9-10
• 1.3 开放式绕组电机系统的研究现状10-12
• 1.3.1 双逆变器拓扑10-12
• 1.3.2 控制策略12
• 1.4 多电平相关技术的研究现状12-14
• 1.5 容错拓扑及策略的研究现状14-15
• 1.6 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 开放式绕组PMSM的矢量控制17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 开放式绕组PMSM的数学模型17-20
• 2.2.1 三相abc坐标系下的数学模型17-19
• 2.2.2 两相 αβ 坐标系下的数学模型19
• 2.2.3 两相dq坐标系下的数学模型19-20
• 2.3 开放式绕组PMSM的矢量控制20
• 2.4 双逆变器的SVPWM20-31
• 2.4.1 双逆变器电压空间矢量的分布与组合21-23
• 2.4.2 中间六边形SVPWM23-27
• 2.4.3 最大六边形SVPWM27-31
• 2.5 零序电流的抑制31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 开放式绕组PMSM系统的容错控制34-41
• 3.1 引言34
• 3.2 开放式绕组PMSM系统的容错拓扑34-36
• 3.3 开放式绕组PMSM的容错策略36-40
• 3.3.1 基于SVPWM的容错控制36-39
• 3.3.2 基于SPWM的容错控制39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 开放式绕组PMSM驱动控制系统的设计41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 系统实验平台41-45
• 4.2.1 电流采样电路42-43
• 4.2.2 电压采样电路43-44
• 4.2.3 速度检测与编码器接口电路44
• 4.2.4 PWM隔离驱动电路44-45
• 4.3 控制系统的软件设计45-48
• 4.3.1 主程序的设计45-46
• 4.3.2 中断子程序的设计46-48
• 4.4 本章小结48-50
• 第5章 开放式绕组PMSM系统的仿真与实验50-63
• 5.1 引言50
• 5.2 系统仿真50-58
• 5.2.1 电机模型的仿真50-52
• 5.2.2 中间六边形SVPWM的系统仿真52-53
• 5.2.3 最大六边形SVPWM的系统仿真53-54
• 5.2.4 增加i0闭环改进SVPWM的系统仿真54-55
• 5.2.5 基于SVPWM的容错控制系统仿真55-57
• 5.2.6 基于SPWM的容错控制系统仿真57-58
• 5.3 系统实验58-62
• 5.3.1 中间六边形SVPWM的系统实验58-59
• 5.3.2 最大六边形SVPWM的系统实验59
• 5.3.3 增加i0闭环改进SVPWM的系统实验59-60
• 5.3.4 基于SVPWM的容错控制系统实验60-61
• 5.3.5 基于SPWM的容错控制系统实验61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 周剑敏;;开绕组电机双逆变器拓扑分析与容错算法研究[J];电测与仪表;2014年20期

2 李建华;;基于S函数的异步电机SPWM调速系统建模与仿真[J];机电技术;2007年04期

3 李小川;王明;李艳玲;;基于容错逆变器的永磁同步电动机矢量控制[J];微特电机;2012年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 于丽娜;永磁同步电机三相四开关容错驱动系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

2 徐文伟;永磁同步电机矢量控制的实现[D];华南理工大学;2013年

3 卢彬芳;基于DSP的永磁同步电机控制系统的研究[D];浙江大学;2014年

4 王霞;双绕组永磁容错电机及其控制系统研究[D];大连海事大学;2014年

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本文编号：635318