基于半实物仿真平台的新型七相永磁电机控制研究
发布时间：2021-05-05 18:50
电机作为电动汽车驱动系统的核心部件,需要在低速运行时有较大的输出转矩,在恒功率运行时需具有宽调速范围,在发生故障时具有一定的容错运行能力。相比于传统三相电机,多相永磁电机具有转矩密度高、功率密度高、容错能力强、控制自由度多的特点,特别适合应用于电动汽车驱动系统。论文基于多相电机特点,对七相永磁同步电机的矢量控制及容错控制策略进行了研究。首先,基于绕组函数理论,对电机定子磁动势时空分布特性进行了分析,得到了定子注入的谐波电流阶数与输出转矩之间的对应关系。分析推导了七相永磁同步电机在不同坐标系下的数学模型。基于矢量控制原理和数学模型,完成了七相永磁同步电机的全速域矢量控制设计,其中包括低速时的最大转矩电流比控制和高速时的弱磁控制,并通过仿真对上述分析进行了验证。其次,本论文分别以磁动势不变原则和输出转矩最大原则,研究了七相永磁电机在一相及两相开路故障时的容错控制策略。其中,以故障前后磁动势不变为目标,研究了七种α-β坐标系下的容错控制策略,并对故障后各种容错控制策略下电机的输出转矩、转矩脉动、焦耳损耗等方面进行了比较;当以电机输出转矩最大为目标,以逆变器输出电压限幅及电机绕组热量极限为约束...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章: 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 多相电机控制系统的发展历史及现状
1.3 多相电机的全速域控制及容错控制研究
1.4 基于dSPACE的半实物仿真平台及其应用
1.5 论文主要研究内容
第二章: 七相永磁同步电机数学建模及全速域矢量控制设计
2.1 引言
2.2 七相永磁同步电机磁动势分析
2.2.1 一相绕组的磁动势
2.2.2 七相合成磁动势
2.3 七相永磁同步电机数学模型
2.3.1 七相永磁同步电机在自然坐标系下的数学模型
2.3.2 空间解耦坐标变换
2.3.3 七相永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型
2.4 七相永磁同步电机的矢量控制
2.4.1 新型七相永磁同步轮毂电机结构
2.4.2 七相永磁同步电机的全速域控制设计
2.4.3 七相永磁同步电机的控制系统仿真建模设计
2.5 仿真运行结果对比及分析
第三章: 七相永磁同步电机的容错控制策略及转矩优化研究
3.1 引言
3.2 七相正弦波永磁同步电机的容错控制策略设计
3.2.1 容错控制策略一
3.2.2 容错控制策略二
3.2.3 容错控制策略三
3.2.4 容错控制策略四、五
3.2.5 容错控制策略对比总结
3.3 七相非正弦波绕组永磁同步电机的容错控制策略设计
3.3.1 非正弦波绕组电机容错控制策略的基本理论
3.3.2 容错控制策略六、七
3.4 七相永磁同步电机的全速域容错控制转矩优化设计
3.4.1 自然坐标系下的转矩优化
3.4.2 d-q坐标系下的转矩优化
3.4.3 两相开路下的转矩优化
3.4.4 转矩优化设计对比总结
第四章: 七相永磁同步电机半实物仿真平台设计
4.1 基于dSPACE仿真系统的控制系统
4.1.1 dSPACE实时控制器
4.1.2 基于dSPACE的控制流程设计
4.2 七相永磁同步电机驱动平台硬件设计
4.2.1 基于IPM模块的七相永磁同步电机驱动电路设计
4.2.2 信号转换电路设计
4.2.3 电机位移及速度检测模块设计
第五章: 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]五相永磁直线电机开路容错直接推力控制[J]. 周城,周华伟,徐金辉,刘国海. 中国电机工程学报. 2019(09)
[2]基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略[J]. 刘国海,宋成炎,徐亮,杜康康. 电工技术学报. 2019(01)
[3]多相电机容错控制及其关键技术综述[J]. 陶涛,赵文祥,程明,王政. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]非正弦供电下的五相感应电机弱磁优化控制策略[J]. 康敏,于文娟,孔武斌. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略[J]. 朱琳,卜飞飞,黄文新,浦天宇. 电工技术学报. 2018(20)
[6]十五相感应电机不对称缺相容错运行控制[J]. 郑晓钦,马伟明,王东,易新强,刘海涛. 中国电机工程学报. 2018(04)
[7]多相电机控制驱动技术研究综述[J]. 刘自程,李永东,郑泽东. 电工技术学报. 2017(24)
[8]五相容错永磁同步电机磁动势与转矩研究[J]. 李玉猛,赵静,陈振,刘向东. 电机与控制学报. 2015(12)
[9]七相感应电机缺相建模与控制研究[J]. 郭冀岭,肖建,邱忠才,罗鹏. 计算机仿真. 2014(05)
[10]双三相感应电机谐波平面电压注入法在线辨识定子电阻和漏感策略[J]. 盛爽,陆海峰,瞿文龙,郭瑞杰,李毅拓,杨金磊. 中国电机工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[3]电动汽车用五相永磁容错电机的设计及运行控制研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[4]多相感应电机控制技术的研究[D]. 李山.重庆大学 2009
硕士论文
[1]表贴式外转子五相永磁同步电机设计与开路容错控制[D]. 黄秋靓.电子科技大学 2019
[2]考虑内嵌式永磁同步电机磁阻转矩的谐波注入式容错控制[D]. 林志鹏.江苏大学 2018
[3]电动汽车用五相永磁同步电机驱动控制技术研究[D]. 李臣学.东南大学 2017
[4]基于dSPACE的PMSM直接转矩控制研究[D]. 孙德明.天津理工大学 2017
[5]T型三电平双三相永磁同步电机直接转矩控制及容错控制研究[D]. 王学庆.东南大学 2016
[6]基于三次谐波注入的五相永磁同步电机控制策略研究[D]. 范雨卉.哈尔滨工业大学 2016
[7]五相容错永磁电机的解耦控制系统研究[D]. 蔡晓伟.江苏大学 2016
[8]五相永磁同步电动机驱动控制系统及容错运行研究[D]. 王明义.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于dSPACE开关磁阻电机仿真系统的研究[D]. 陶瑞莲.南京航空航天大学 2007
[10]基于dSPACE半实物仿真的电机测试平台研究[D]. 金晓华.东南大学 2006
本文编号：3170400
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章: 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 多相电机控制系统的发展历史及现状
1.3 多相电机的全速域控制及容错控制研究
1.4 基于dSPACE的半实物仿真平台及其应用
1.5 论文主要研究内容
第二章: 七相永磁同步电机数学建模及全速域矢量控制设计
2.1 引言
2.2 七相永磁同步电机磁动势分析
2.2.1 一相绕组的磁动势
2.2.2 七相合成磁动势
2.3 七相永磁同步电机数学模型
2.3.1 七相永磁同步电机在自然坐标系下的数学模型
2.3.2 空间解耦坐标变换
2.3.3 七相永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型
2.4 七相永磁同步电机的矢量控制
2.4.1 新型七相永磁同步轮毂电机结构
2.4.2 七相永磁同步电机的全速域控制设计
2.4.3 七相永磁同步电机的控制系统仿真建模设计
2.5 仿真运行结果对比及分析
第三章: 七相永磁同步电机的容错控制策略及转矩优化研究
3.1 引言
3.2 七相正弦波永磁同步电机的容错控制策略设计
3.2.1 容错控制策略一
3.2.2 容错控制策略二
3.2.3 容错控制策略三
3.2.4 容错控制策略四、五
3.2.5 容错控制策略对比总结
3.3 七相非正弦波绕组永磁同步电机的容错控制策略设计
3.3.1 非正弦波绕组电机容错控制策略的基本理论
3.3.2 容错控制策略六、七
3.4 七相永磁同步电机的全速域容错控制转矩优化设计
3.4.1 自然坐标系下的转矩优化
3.4.2 d-q坐标系下的转矩优化
3.4.3 两相开路下的转矩优化
3.4.4 转矩优化设计对比总结
第四章: 七相永磁同步电机半实物仿真平台设计
4.1 基于dSPACE仿真系统的控制系统
4.1.1 dSPACE实时控制器
4.1.2 基于dSPACE的控制流程设计
4.2 七相永磁同步电机驱动平台硬件设计
4.2.1 基于IPM模块的七相永磁同步电机驱动电路设计
4.2.2 信号转换电路设计
4.2.3 电机位移及速度检测模块设计
第五章: 总结与展望
5.1 全文总结
5.2 未来展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]五相永磁直线电机开路容错直接推力控制[J]. 周城,周华伟,徐金辉,刘国海. 中国电机工程学报. 2019(09)
[2]基于SVPWM的五相永磁同步电机两相开路故障容错控制策略[J]. 刘国海,宋成炎,徐亮,杜康康. 电工技术学报. 2019(01)
[3]多相电机容错控制及其关键技术综述[J]. 陶涛,赵文祥,程明,王政. 中国电机工程学报. 2019(02)
[4]非正弦供电下的五相感应电机弱磁优化控制策略[J]. 康敏,于文娟,孔武斌. 电机与控制学报. 2018(08)
[5]五相逆变器非正弦双随机空间矢量脉宽调制策略[J]. 朱琳,卜飞飞,黄文新,浦天宇. 电工技术学报. 2018(20)
[6]十五相感应电机不对称缺相容错运行控制[J]. 郑晓钦,马伟明,王东,易新强,刘海涛. 中国电机工程学报. 2018(04)
[7]多相电机控制驱动技术研究综述[J]. 刘自程,李永东,郑泽东. 电工技术学报. 2017(24)
[8]五相容错永磁同步电机磁动势与转矩研究[J]. 李玉猛,赵静,陈振,刘向东. 电机与控制学报. 2015(12)
[9]七相感应电机缺相建模与控制研究[J]. 郭冀岭,肖建,邱忠才,罗鹏. 计算机仿真. 2014(05)
[10]双三相感应电机谐波平面电压注入法在线辨识定子电阻和漏感策略[J]. 盛爽,陆海峰,瞿文龙,郭瑞杰,李毅拓,杨金磊. 中国电机工程学报. 2014(06)
博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动系统容错控制技术研究[D]. 田兵.哈尔滨工业大学 2018
[2]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[3]电动汽车用五相永磁容错电机的设计及运行控制研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2015
[4]多相感应电机控制技术的研究[D]. 李山.重庆大学 2009
硕士论文
[1]表贴式外转子五相永磁同步电机设计与开路容错控制[D]. 黄秋靓.电子科技大学 2019
[2]考虑内嵌式永磁同步电机磁阻转矩的谐波注入式容错控制[D]. 林志鹏.江苏大学 2018
[3]电动汽车用五相永磁同步电机驱动控制技术研究[D]. 李臣学.东南大学 2017
[4]基于dSPACE的PMSM直接转矩控制研究[D]. 孙德明.天津理工大学 2017
[5]T型三电平双三相永磁同步电机直接转矩控制及容错控制研究[D]. 王学庆.东南大学 2016
[6]基于三次谐波注入的五相永磁同步电机控制策略研究[D]. 范雨卉.哈尔滨工业大学 2016
[7]五相容错永磁电机的解耦控制系统研究[D]. 蔡晓伟.江苏大学 2016
[8]五相永磁同步电动机驱动控制系统及容错运行研究[D]. 王明义.哈尔滨工业大学 2011
[9]基于dSPACE开关磁阻电机仿真系统的研究[D]. 陶瑞莲.南京航空航天大学 2007
[10]基于dSPACE半实物仿真的电机测试平台研究[D]. 金晓华.东南大学 2006
本文编号：3170400
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