五相永磁同步電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)及容錯運行研究.pdf

1、隨著電機控制理論、電力電子技術(shù)的和微電子技術(shù)的發(fā)展，電機驅(qū)動領(lǐng)域已經(jīng)突破了標(biāo)準(zhǔn)三相供電系統(tǒng)的束縛，多相電機驅(qū)動系統(tǒng)憑借其與三相電機驅(qū)動系統(tǒng)相比具有低壓大功率和系統(tǒng)可靠性高等優(yōu)勢，在艦船推進、航空航天和電力機車等設(shè)備等大功率電氣驅(qū)動裝置中獲得廣泛應(yīng)用。本文以五相永磁同步電動機為對象，建立了五相PMSM的數(shù)學(xué)模型，研究了五相PMSM矢量控制系統(tǒng)和容錯控制等關(guān)鍵技術(shù)，并在基于FPGA的五相PMSM驅(qū)動控制平臺上對本文研究內(nèi)容進行實驗驗證。

2、r>　　論文首先，建立了自然坐標(biāo)系下五相PMSM數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)正弦繞組與非正弦繞組五相PMSM之間繞組電感和永磁體與繞組交鏈磁鏈的差異性，利用推廣的五相電機Park變換矩陣，分別建立兩種繞組類型五相PMSM在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型。
　　其次，分別研究了兩種繞組類型五相PMSM的矢量控制方式，在Simulink建立的矢量控制系統(tǒng)模型上根據(jù)注入相電流的不同，分析了兩種繞組類型五相PMSM的輸出結(jié)果；對相鄰最大兩矢量脈寬調(diào)制(NT

3、V SVPWM)和相鄰最近四矢量脈寬調(diào)制(NFV SVPWM)進行分析，在母線電壓利用率和相電壓諧波含量兩方面分析兩種調(diào)制算法的優(yōu)劣，利用Simulink對兩種脈寬調(diào)制算法進行仿真驗證。
　　再次，為了減小故障狀態(tài)下五相PMSM最優(yōu)相電流未知量，引入了鏡像對稱原理，并在反電勢三次諧波含量與基波含量之比為0.257條件下，通過計算電機輸出平均功率和諧波功率(2ω,4ω,6ω)，以零波動力矩、零中性線電流和最小定子銅損為約束條件，建立

4、相關(guān)的方程組，解得故障狀態(tài)下(一相、不相鄰兩相和相鄰兩相開路)最優(yōu)相電流的幅值和相位，根據(jù)提出的容錯控制策略能夠使電機在故障狀態(tài)下保持低力矩波動和輸出較高力矩的特性，并利用Ansoft進行仿真驗證。
　　最后，搭建了以FPGA為控制芯片的五相PMSM驅(qū)動控制系統(tǒng)硬件平臺，對驅(qū)動電路系統(tǒng)各單元進行分析，設(shè)計了PI調(diào)節(jié)器、坐標(biāo)變換、SVPWM和外設(shè)接口電路，并在平臺上對五相PMSM矢量控制、兩種SVPWM算法和一相開路容錯電流最優(yōu)控制