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开放式绕组PMSM矢量控制及容错策略研究

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第1章 绪 论

1.1课题研究的背景及意义

1.2 PMSM及其控制的研究现状

1.3开放式绕组电机系统的研究现状

1.4 多电平相关技术的研究现状

1.5 容错拓扑及策略的研究现状

1.6 本文研究的主要内容

第2章 开放式绕组PMSM的矢量控制

2.1 引言

2.2 开放式绕组PMSM的数学模型

2.3 开放式绕组PMSM的矢量控制

2.4 双逆变器的SVPWM

2.5 零序电流的抑制

2.6 本章小结

第3章 开放式绕组PMSM系统的容错控制

3.1 引言

3.2 开放式绕组PMSM系统的容错拓扑

3.3 开放式绕组PMSM的容错策略

3.4 本章小结

第4章 开放式绕组PMSM驱动控制系统的设计

4.1 引言

4.2 系统实验平台

4.3 控制系统的软件设计

4.4 本章小结

第5章 开放式绕组PMSM系统的仿真与实验

5.1 引言

5.2 系统仿真

5.3 系统实验

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

声明

致谢

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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 TMS320F2812 DSP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。

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