六相永磁同步电机自抗扰控制及容错技术的研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaofree900521
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在一些对功率等级、控制性能和可靠性要求较高的场合,传统的三相电机由于其本身的限制,无法满足需求。而多相电机有着效率高、转矩脉动小、容错运行能力强等优点,因此在船舶推进、航空航天等对可靠性和精密度要求高的领域有广阔的应用前景。由于电机的数学模型的强耦合性和不确定性,以及运行过程中产生的负载扰动等因素会影响调速系统的性能,所以要求控制算法有较好的抗扰动能力。基于以上背景本文以双Y移30°六相永磁同步电机为研究对象,对其空间矢量调制技术、自抗扰控制技术以及容错控制进行研究。首先,建立在自然坐标系下双Y移30°六相永磁同步电机的数学模型,然后通过解耦变换矩阵,得到其在旋转坐标系下的数学模型并对六相逆变器的PWM调制技术进行研究。传统三相电机应用的两矢量SVPWM调制直接应用于多相电机时,不能对谐波平面上的电压分量进行控制,导致定子谐波电流较大。本文采用基于虚拟电压矢量的四矢量SVPWM调制策略进行六相电机的矢量控制,能在保证功率器件开关损耗小的同时下减少电流谐波含量。其次,对速度环采用自抗扰控制器的六相永磁同步电机矢量控制系统进行分析。介绍了自抗扰控制技术的原理和组成,针对自抗扰控制器中参数较多,整定困难的问题,将自抗扰控制器线性化处理。设计出在六相永磁同步电机矢量控制理论下的速度环线性自抗扰控制器,还分析了速度环线性自抗扰控制器参数的选取方法。再次,分析了六相永磁同步电机在正常运行状态和F相缺相运行下的磁势,并基于故障前后磁势不变原则,对F相发生开路故障后的容错运行策略进行研究,提出定子铜耗最小和输出转矩最大两种容错运行策略对剩余各相电流进行优化,可以实现电机在发生开路故障后的稳定运行。最后,基于DSP芯片进行控制系统硬件电路设计和软件程序的编写,在此基础上搭建实验平台进行实验。通过对实验结果的分析,证明本文所研究理论的有效性和可行性。
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