基于矢量控制的永磁游标电机驱动系统的容错控制研究

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环境污染的加剧和能源危机的影响不断推动着电机的工业设计及其控制技术往高效率、节能方向发展。永磁同步电机作为一种新型交流电机由于其结构简单，运行可靠，体积小重量轻，具有高效率等一系列的特点，在电梯、船舶电力推进、汽车、工业自动化生产等各个领域均得到了非常广泛的应用。作为重要的执行部件，电机驱动系统优异的运行性能及高容错性能对整体系统的稳定与可靠运转具有非常重要的意义。电机容错驱动系统由于在系统故障时仍能保证电机的稳定运行，因而近年来受到越来越广泛的研究。本文主要以一种基于“磁齿轮效应”的永磁游标电机为控制对象，在研究电机矢量控制的基础之上针对电机驱动系统中常见的逆变器功率器件故障提出一种电机驱动系统的容错控制策略。对两种控制算法展开深入的理论、仿真及实验分析以验证所提算法的正确性。论文的主要研究内容如下： 1. 建立了永磁游标电机的数学模型，主要推导了永磁游标电机在不同坐标系下的电压表达式，磁链表达式，转矩表达式及运动表达式。推导了永磁电机控制中常用的坐标变换方程并得到了不同坐标系之间的坐标变换矩阵。 2. 讨论了永磁游标电机的矢量控制原理及其典型脉宽调制策略的实现原理和过程。介绍了几种典型的矢量控制实现策略并以 id=0 控制为例分别搭建了基于CHBPWM的矢量控制系统和基于SVPWM的矢量控制系统，为仿真模型的搭建奠定了理论基础。 3. 分析了逆变器一相桥臂故障情况下的电机驱动系统拓扑重构方案及其可运行原理。对故障重构后拓扑的基本电压矢量情况做了分析，讨论了四开关逆变器空间电压矢量的调制策略及其详细实现步骤。在此基础之上构建了四开关容错策略的矢量控制系统。 4. 利用MATLAB/Simulink建模工具分别搭建了逆变器正常情况下的矢量控制模型和逆变器一相桥臂故障后的四开关容错控制仿真模型，对所提出的控制策略进行仿真验证及运行特性分析。实验结果与仿真分析时得到的结论一致。

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作者
黄灵通;
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作者单位

江苏大学;

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授予单位江苏大学;
学科控制工程
授予学位硕士
导师姓名孙宇新;
年度 2018
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类自动化技术及设备;
关键词
矢量控制; 永磁; 游标; 电机驱动系统; 容错;
入库时间 2022-08-17 10:52:15

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