基于开绕组的五相FTFSCW-IPM驱动系统故障分析及诊断研究

发布时间：2017-12-11 02:17

本文关键词：基于开绕组的五相FTFSCW-IPM驱动系统故障分析及诊断研究

【摘要】：随着新能源汽车产业的迅猛发展,发展电动汽车将是实现汽车产业转型及可持续发展的重要途径。电机及其驱动系统是电动汽车的核心,永磁同步电机因其自身优势成为新一代电动汽车研制的首选方案。其中永磁容错电机不仅具备永磁电机功率密度高、输出性能好的优点,还拥有对电机本体及控制系统断路、短路故障的强容错能力,已成为电动汽车动力驱动研究领域的热点。本文首先阐述了课题的研究背景及意义,介绍了多相容错电机和开绕组电机驱动系统的国内外研究现状。对文中研究对象FTFSCW-IPM电机的结构、原理和特性进行了分析；设计了五相开绕组FTFSCW-IPM电机驱动系统的拓扑结构,可实现电机物理隔离与电隔离；对五相开绕组FTFSCW-IPM电机系统进行了详细的建模分析,建立了系统在五相abcde静止坐标系下的数学模型。论文对五相开绕组FTFSCW-IPM电机驱动系统的控制策略进行研究,其中包括电机矢量控制和共模电压抑制。针对单电源双逆变器系统中存在的共模电压问题,通过对五相开绕组系统基本输出电压矢量、共模电压产生机理的分析,根据合适矢量的选择来抑制共模电压。探究两逆变器之间的开关序列关系,引入4π/5逆时针旋转矩阵,研究了一种基于旋转矩阵且具有单逆变器调制特点的双逆变器调制方法。对五相开绕组FTFSCW-IPM电机驱动系统的故障诊断控制策略进行研究,针对匝间短路故障,提出了一种基于零序电压的故障诊断方法,能够在某一特定运行工况下判断出匝间短路故障的发生,并近似地估算出相应的故障程度；针对逆变器故障,通过电流归一化处理排除电机运行工况的影响,通过两个诊断变量来实现故障定位。此外,将上述故障综合考虑,介绍了电机滞环缺相故障容错方法,实现了系统优化控制、故障诊断及容错运行的集成化设计。论文基于Matlab/Simulink建立了系统仿真模型,基于dSPACE 1104控制器构建了实验平台,对系统的动稳态运行以及共模电压抑制、匝间短路故障严重程度检测、逆变器单管故障及桥臂故障检测和电机缺相容错控制策略的可行性和有效性进行了仿真研究和实验验证。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM351;U469.72

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