五相永磁同步电机新型预测容错控制策略研究
发布时间：2020-12-27 17:04
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于其自身拥有的构造简单、效率高、响应迅速、体积小、噪声污染低等诸多特点,逐渐发展成为了船舶、航空航天、新能源电动汽车等相关技术领域的应用和研发热点,而永磁同步电机的设计和控制的方法也逐渐成为了当代电机学者的热门课题和研究方向。传统的模型预测控制虽然具有建模方便、控制思想简单、动态控制性能较好等诸多优点,但是其仍然普遍存在着备选电压矢量过多、计算量大、电压矢量方向和幅值固定等一些问题,并且缺少其在五相永磁同步电机控制方法里的拓展。本文为了解决传统的模型预测电流控制计算量大、筛选电压次数过多、电压矢量方向幅值不可调以及缺少在五相永磁同步电机容错控制方法中的实际应用的问题,以五相永磁同步电机为研究的对象,采用电压矢量扇区选择,从筛选出的目标扇区中择优选择三个基本电压矢量合成最优的期望电压矢量,该期望电压矢量能覆盖该扇区的所有面积,通过将五相空间电压矢量10个扇区的期望电压矢量作为备选电压矢量代入价值函数的方法,从而筛选出目标电压作用于逆变器。同时针对五相永磁同步电机故障下的容错控制策略,推断出单相...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FPMSM开路故障仿真模型
第三章最优电流容错控制273.5FPMSM两相开路时容错补偿电流计算3.5.1无补偿时的仿真假设电机驱动系统出现A、B相开路故障，此时当电机不做任何容错补偿措施，剩余相的相电流分别为131313sin(0.8)sin[3(0.8)]sin(0.8)sin[3(0.8)]sin(0.4)sin[3(0.4)]cmmdmmemmiiiiiiiii=+=+++=+++(3-34)在matlab/simulink中，通过搭建五相永磁同步电机控制系统在处于开路状态时的仿真实验，如图3-3所示。图3-3FPMSM开路故障仿真模型仿真实验的波形如图3-4、3-5所示图3-4A、B相开路无补偿时的转矩
第三章最优电流容错控制28图3-5A、B相开路无补偿时的转速根据结果分析能够得出，在电机驱动系统出现A、B相缺相故障情况下且不采取任何补偿策略时，电机的转矩和转速发生明显脉动，转矩和转速输出能力大大降低。3.5.2开路后的容错电流计算假设五相电机驱动系统A、B相出现开路问题，因此缺相后A、B相的相电流变成零，为了保证电机在故障时仍能保持平滑的电磁转矩输出，此时对电机剩余正常相的电流进行幅值和相位的重新构造，以保证电机输出转矩正常。A、B相开路后剩余C、D、E相生成的磁动势表示为c13d13e1344""cos()"cos[3()]5566""cos()"cos[3()]5588""cos()"cos[3()]55scscsdsdseseFNINIFNINIFNINI=+=+=+(3-35)则剩余相的总磁动势111111333333""""(0.8090"0.8090"0.3090")cos(0.5878"0.5878"0.9511")sin(0.3090"0.3090"0.8090")cos3(0.9511"0.9511"0.5878")sin3scdescdescdescdescdeFFFFNiiiNiiiNiiiNiii=++=++++++(3-36)由于保持两相缺相情况下的剩余磁动势同正常情况下的总磁动势相等，则有"ssF=F联立式(3-3)和式(3-36)，化简后得基波平面下的关系如式(3-37)所示。1111112.5cos()0.8090"0.8090"0.3090"2.5sin()0.5878"0.5878"0.9511"mcdemcdeitiiiitiii=+=(3-37)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测转矩控制的五相磁通切换永磁电机开路故障容错策略[J]. 陈富扬,花为,黄文涛,朱建国,佟明昊. 中国电机工程学报. 2019(02)
[2]基于局部扇区的五相永磁同步电机预测电流控制[J]. 汤邵建,陈少斌,黄宴委. 机电技术. 2018(06)
[3]基于非对称SVPWM的电动汽车五相永磁无刷电机容错控制[J]. 刘润泽,王宪磊,邹梦丽. 电机与控制应用. 2018(06)
[4]三相永磁同步电机断相容错控制[J]. 方敏,周新秀,刘刚. 电工技术学报. 2018(13)
[5]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)
[6]基于正常解耦变换的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略[J]. 周长攀,杨贵杰,苏健勇,孙国栋. 电工技术学报. 2017(03)
[7]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)
[8]五相容错式磁通切换永磁电机及其控制[J]. 赵文祥,唐建勋,吉敬华,刘国海. 中国电机工程学报. 2015(05)
[9]永磁同步电机高效非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2014(09)
[10]电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J]. 刘向杰,孔小兵. 中国电机工程学报. 2013(05)
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
本文编号：2942136
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FPMSM开路故障仿真模型
第三章最优电流容错控制273.5FPMSM两相开路时容错补偿电流计算3.5.1无补偿时的仿真假设电机驱动系统出现A、B相开路故障，此时当电机不做任何容错补偿措施，剩余相的相电流分别为131313sin(0.8)sin[3(0.8)]sin(0.8)sin[3(0.8)]sin(0.4)sin[3(0.4)]cmmdmmemmiiiiiiiii=+=+++=+++(3-34)在matlab/simulink中，通过搭建五相永磁同步电机控制系统在处于开路状态时的仿真实验，如图3-3所示。图3-3FPMSM开路故障仿真模型仿真实验的波形如图3-4、3-5所示图3-4A、B相开路无补偿时的转矩
第三章最优电流容错控制28图3-5A、B相开路无补偿时的转速根据结果分析能够得出，在电机驱动系统出现A、B相缺相故障情况下且不采取任何补偿策略时，电机的转矩和转速发生明显脉动，转矩和转速输出能力大大降低。3.5.2开路后的容错电流计算假设五相电机驱动系统A、B相出现开路问题，因此缺相后A、B相的相电流变成零，为了保证电机在故障时仍能保持平滑的电磁转矩输出，此时对电机剩余正常相的电流进行幅值和相位的重新构造，以保证电机输出转矩正常。A、B相开路后剩余C、D、E相生成的磁动势表示为c13d13e1344""cos()"cos[3()]5566""cos()"cos[3()]5588""cos()"cos[3()]55scscsdsdseseFNINIFNINIFNINI=+=+=+(3-35)则剩余相的总磁动势111111333333""""(0.8090"0.8090"0.3090")cos(0.5878"0.5878"0.9511")sin(0.3090"0.3090"0.8090")cos3(0.9511"0.9511"0.5878")sin3scdescdescdescdescdeFFFFNiiiNiiiNiiiNiii=++=++++++(3-36)由于保持两相缺相情况下的剩余磁动势同正常情况下的总磁动势相等，则有"ssF=F联立式(3-3)和式(3-36)，化简后得基波平面下的关系如式(3-37)所示。1111112.5cos()0.8090"0.8090"0.3090"2.5sin()0.5878"0.5878"0.9511"mcdemcdeitiiiitiii=+=(3-37)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模型预测转矩控制的五相磁通切换永磁电机开路故障容错策略[J]. 陈富扬,花为,黄文涛,朱建国,佟明昊. 中国电机工程学报. 2019(02)
[2]基于局部扇区的五相永磁同步电机预测电流控制[J]. 汤邵建,陈少斌,黄宴委. 机电技术. 2018(06)
[3]基于非对称SVPWM的电动汽车五相永磁无刷电机容错控制[J]. 刘润泽,王宪磊,邹梦丽. 电机与控制应用. 2018(06)
[4]三相永磁同步电机断相容错控制[J]. 方敏,周新秀,刘刚. 电工技术学报. 2018(13)
[5]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)
[6]基于正常解耦变换的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略[J]. 周长攀,杨贵杰,苏健勇,孙国栋. 电工技术学报. 2017(03)
[7]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)
[8]五相容错式磁通切换永磁电机及其控制[J]. 赵文祥,唐建勋,吉敬华,刘国海. 中国电机工程学报. 2015(05)
[9]永磁同步电机高效非线性模型预测控制[J]. 孔小兵,刘向杰. 自动化学报. 2014(09)
[10]电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展[J]. 刘向杰,孔小兵. 中国电机工程学报. 2013(05)
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
本文编号：2942136
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