基于六相八桥臂的永磁同步电机控制系统研究

发布时间：2017-01-12 09:47

  本文关键词：多单元永磁同步电机数学模型与转矩波动抑制，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工业大学》 2015年

基于六相八桥臂的永磁同步电机控制系统研究

许兵  

【摘要】：随着电动汽车技术的不断发展,多相电机逐渐引起人们的关注。相比于传统三相电机,多相电机具有低压大功率输出和强容错能力,并且其电磁转矩波动幅值小,适合对系统可靠性和功率驱动等级有着严格要求的电动汽车应用场合。对多相电机控制系统的研究,大多是建立在半桥和全桥拓扑结构上。针对双三相电机控制系统,本文提出六相八桥臂拓扑结构,相比于全桥减少了功率器件的数量;相比于半桥,故障时不必切除整套三相绕组,容错运行效率提高。文章对电动汽车用六相八桥臂永磁同步电机控制系统展开了研究,内容主要包括六相电机的数学模型,六相电机的矢量调制算法,六相电机的容错运行以及六相电机控制系统的实验分析。首先,对六相电机控制系统原理和数学模型进行了分析。探讨了几种常见的逆变器拓扑结构,确定了本文所采用的逆变器拓扑结构;完成了对六相电机数学模型的推导,在双三相绕组形式的基础上,将六相八桥臂控制系统等效为两套三相四桥臂控制系统;简要分析了六相电机矢量控制系统的基本原理。其次,针对六相八桥臂(双三相四桥臂)逆变器拓扑结构的控制系统,研究其在静止坐标系下的空间矢量调制技术(SVPWM)。考虑到矢量调制模块对整个控制系统的重要性,对空间矢量调制模块和整个控制系统的正常态运行进行了仿真研究。仿真结果表明,PWM谐波含量低,整个控制系统正常运行时转矩波动小,电流阶跃响应速度快、稳态误差小,满足应用场合的需要。然后,研究了六相电机控制系统的容错控制方案。针对较为常见的一相开路故障和两相开路故障,运用中线补偿控制和最优电流控制两种方案实现了电机的容错运行。对控制系统故障运行进行仿真研究,分析容错控制前后电流响应曲线、转矩波动曲线以及转速波动曲线,验证容错控制策略的可靠性。最后,详细介绍了整个控制系统的电机实验平台,包括硬件设计以及软件设计。硬件设计方面主要包括功率单元和控制单元的设计,软件设计主要包括DSP的程序设计。对控制系统进行实验分析,实验结果与仿真一致,说明设计控制系统的有效性。

【关键词】：
【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;U469.72
【目录】：

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