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基于观测器的永磁同步电机失磁故障容错控制策略研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 永磁同步电机控制策略简述

1.3 永磁体失磁研究现状

1.4 本文研究的关键问题

1.5本文主要研究内容及结构安排

第二章 永磁同步电机数学模型的建立

2.1 引言

2.2 正常情况下PMSM的数学模型

2.3 参数变化后PMSM的数学模型

2.4 本章小结

第三章 基于有效磁链概念的失磁故障容错控制

3.1 引言

3.2 永磁同步电机失磁故障分析

3.3 PMSM容错控制策略

3.4 状态观测器设计

3.5 仿真与实验验证

3.6 本章小结

第四章 永磁同步电机失磁故障容错预测控制

4.1 引言

4.2 永磁体磁链信息不准确的影响分析

4.3 PMSM容错预测控制系统

4.4 仿真与实验验证

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢

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摘要

永磁同步电机作为现代传动中机电能量转换的核心部件,在工业生产领域凭借其优异的性能,已占据着举足轻重的地位。近年来,随着自动化领域的迅速发展,其对永磁同步电机的可靠性及伺服系统性能也提出了越来越高的要求。与电励磁电机相比,永磁同步电机最大的问题在于永磁体材料存在失磁风险,这一问题也极大地限制了永磁同步电机的应用范围。另外,采用基于坐标变换的PID调节方式在高性能伺服系统中难以达到所需要的电流环动态性能。因此,本文以提高伺服系统性能及可靠性为目标,在电流环控制基础上,主要研究永磁同步电机失磁故障容错控制。  本研究主要内容包括:⑴针对永磁同步电机失磁问题,提出了基于有效磁链概念的容错控制方法。首先分析了永磁体失磁对电流控制的影响。然后,在静止坐标系中以定子电流为状态变量,设计了基于滑模变结构的观测器,根据滑模变结构等值控制原理,构建了动态监测有效磁链的算式。最后,根据当前电机运行状况和有效磁链的观测值,通过无差拍控制策略实现了有效磁链的误差消除,从而达到容错控制的目的。该方法实现了对永磁体磁损或失磁及时有效的控制。⑵针对永磁同步电机失磁故障导致牵引系统带负载能力降低的问题,提出一种基于磁链在线检测容错预测控制算法。首先,根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了永磁体发生失磁故障对电流控制和电机运行状态的影响。然后,设计了基于滑模变结构的观测器,利用滑模变结构等值控制原理,建立了实时估计永磁体磁链算式。通过永磁体磁链算式,进而计算状态电流观测值。最后,提出了永磁同步电机的容错预测控制算法。该算法将状态电流观测值作为反馈量输入到容错预测控制器中,以使响应电流准确跟踪给定电流,从而达到容错控制目的。

著录项

  • 作者

    吴公平;

  • 作者单位

    湖南工业大学;

  • 授予单位 湖南工业大学;
  • 学科 电力电子与电力传动
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 张昌凡;
  • 年度 2017
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类
  • 关键词

    永磁同步电机,失磁故障,容错技术,观测器;

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