【摘 要】
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本文以开绕组异步电机为控制对象,选用共直流母线双三电平逆变器拓扑,针对系统正常运行及故障状态时的容错控制分别进行研究。首先根据异步电机的数学模型以及逆变器的拓扑结构,对开绕组电机进行建模,并在此基础上分析了双端供电的解耦控制策略。随后对共母线结构双三电平逆变器拓扑的开关状态进行分析,并建立了共母线双三电平逆变器开关模型。依据开关模型对双逆变器系统中的零序电压和共模电压进行了定义,并着重分析了该系统
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本文以开绕组异步电机为控制对象,选用共直流母线双三电平逆变器拓扑,针对系统正常运行及故障状态时的容错控制分别进行研究。首先根据异步电机的数学模型以及逆变器的拓扑结构,对开绕组电机进行建模,并在此基础上分析了双端供电的解耦控制策略。随后对共母线结构双三电平逆变器拓扑的开关状态进行分析,并建立了共母线双三电平逆变器开关模型。依据开关模型对双逆变器系统中的零序电压和共模电压进行了定义,并着重分析了该系统中零序电流的产生及影响。针对共母线双三电平逆变器系统中存在的零序环流问题,本文分别基于SPWM和SVPWM改进了两种调制策略,这两种调制策略的直流母线利用率及输出能力相同,同时这两种调制方法有效的抑制了系统中的零序问题。针对桥臂上开关器件开路故障,首先分析故障后系统剩余的输出能力,将开关管故障分为两类:当桥臂上1管或4管故障,通过提出的调制策略可实现满载半速运行;当桥臂上2管或3管故障,可以在正序电压的基础上叠加零序电压实现电机减载减速运行。针对桥臂级故障,本文提出三种拓扑重构方式,三种方式容错能力不同,调制算法也相应改变。针对三相电机定子绕组缺相故障,首先对缺相电机进行建模,并对故障下的转矩进行分析。为了抑制缺相运行时的转矩脉动,对缺相电机按转子磁链定向控制,此时转矩脉动得到有效控制;并对剩余两相的电压进行补偿,有效的降低了电流畸变率;最后在闭环控制的基础上对缺相电机的负载能力进行分析。本文通过搭建MATLAB/Simulink仿真和硬件实验平台,经仿真和实验分别验证了控制策略的正确性和有效性。
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