發(fā)布時(shí)間：2021-01-14 18:17

　　由于永磁同步電機(jī)（permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高、效率高等優(yōu)良特性,并且隨著稀土永磁材料性能的提高、成本的降低以及電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,使得PMSM在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。但是PMSM工作的環(huán)境比較惡劣,如高溫、潮濕等環(huán)境下,往往會導(dǎo)致PMSM發(fā)生故障。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開路故障是PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中一種常見的故障,若不能及時(shí)地監(jiān)測到該種故障,很可能會導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)的二次故障,甚至導(dǎo)致更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,對PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷研究有著重大的科學(xué)意義和經(jīng)濟(jì)效益。而傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開路故障診斷方法雖然較為成熟,但對設(shè)備安裝要求高、系統(tǒng)復(fù)雜,導(dǎo)致了成本增加。因此,研究一種新的、易操作的、節(jié)約成本的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開路故障診斷方法具有重要意義。近年來,模型預(yù)測控制技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)性能優(yōu)越,在電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。模型預(yù)測控制就是根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和數(shù)學(xué)模型預(yù)測出系統(tǒng)未來的狀態(tài),再根據(jù)期望值進(jìn)行在線尋優(yōu)的控制算法。現(xiàn)階段,對基于常規(guī)控制（如矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制等）的PMSM系統(tǒng)故障診... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

表貼式永磁體結(jié)構(gòu)圖

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文7電機(jī)轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，又將其稱為凸極式，其結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示，凸極式電機(jī)制造工藝比較簡單，并且因?yàn)橄噜彺朋w之間氣隙不均勻，或者存在鐵鎳材料，導(dǎo)致磁阻的存在，從而使得交直軸的磁阻不同，即Ld≠Lq。圖2.1表貼式永磁體結(jié)構(gòu)圖圖2.2內(nèi)置式永磁體結(jié)構(gòu)圖2.1.2PMSM的工作原理按照使用功能的不同，永磁同步電機(jī)既可以作為發(fā)電機(jī)使用，也可以作為電動(dòng)機(jī)使用，這二者是兩種截然不同的工作原理。如果將PMSM作為發(fā)電機(jī)使用，通過外部動(dòng)能使得電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，就會使得固定在轉(zhuǎn)子上的永磁體會隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，并在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)磁常三相繞組在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，通過磁生電的工作原理，繞組上會產(chǎn)生三相對稱電流，從而達(dá)到一種機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)化過程。如果將PMSM作為電動(dòng)機(jī)使用，是先將繞在定子上的三相繞組通以三相對稱電流，或給定三相且互成120°對稱的三相電壓。由于繞組在定子的擺放位置存在角度差和三相電流的相位差，通過電生磁的原理，在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生了交變旋轉(zhuǎn)磁場，這種磁場會和永磁體在內(nèi)部產(chǎn)生的固定磁場發(fā)生相互作用，從而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能化為機(jī)械能。本課題此次利用的就是PMSM的電動(dòng)機(jī)工作原理。2.1.3PMSM在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq軸下的數(shù)學(xué)模型由永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)可知，電機(jī)內(nèi)部的永磁體是固定在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)轉(zhuǎn)子在不停地運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)內(nèi)部的磁場方向也在時(shí)刻發(fā)生著變化，這樣也就導(dǎo)致了PMSM在自然坐標(biāo)系A(chǔ)BC軸下的數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，難于解耦。于是眾多研究者為了便于控制器的設(shè)計(jì)，達(dá)到更好的控制PMSM的目的，把自然坐標(biāo)系下復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型利用坐標(biāo)變換原則轉(zhuǎn)換成兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下簡單的數(shù)學(xué)模型，將其模擬成直流電機(jī)控制系統(tǒng)。同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，PMSM定子電壓方程可以表示為：

第二章PMSM的模型預(yù)測電流控制8qqeddddiLiwdtdLRiu(2.1))(fddeqqqqiLiwdtdLRiu(2.2)其中，d、q下標(biāo)表示分別在d軸和q軸分量，u表示定子電壓，i表示定子電流，R表示定子電阻，L表示電感，Ψ表示定子磁鏈，we表示電角速度，Ψf表示永磁體磁鏈。可以從(2.30)、(2.31)式中看出，在d-q軸坐標(biāo)系下，PMSM定子電壓的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了完全解耦。在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q軸下，電磁轉(zhuǎn)矩方程可以表示為：])([23fqddqnLLiipTe(2.3)其中Pn為電機(jī)的極對數(shù)。在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下d-q軸，機(jī)電運(yùn)動(dòng)方程可以表示為：dtdwpJTTrnLe(2.4)其中，Te為電磁轉(zhuǎn)矩，TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。2.2模型預(yù)測電流控制作用機(jī)理模型預(yù)測電流控制（ModelPredictivecurrentcontrol，MPCC）是一種發(fā)展迅猛的新型控制算法，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，比如它的概念直觀、易于建模、無需精確模型和復(fù)雜控制參數(shù)的設(shè)計(jì)，而且相比于模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制，又避過了權(quán)重系數(shù)設(shè)計(jì)問題。該算法就是根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)對未來時(shí)刻運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，然后進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化，將優(yōu)化得到的值作用于下一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)，從而對系統(tǒng)進(jìn)行更好的控制。MPCC算法控制策略可以用圖2.3表示。圖2.3模型預(yù)測電流控制簡圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于支持向量機(jī)多分類器的永磁同步電機(jī)故障診斷系統(tǒng)研究[D]. 梁洪.電子科技大學(xué) 2019
[3]基于變分模態(tài)分解的永磁同步電機(jī)故障診斷研究[D]. 李皓.安徽大學(xué) 2019
[4]基于信號注入的永磁同步電機(jī)定子繞阻不對稱故障診斷[D]. 董天福.安徽大學(xué) 2018
[5]PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開路故障診斷及容錯(cuò)控制[D]. 高巖.合肥工業(yè)大學(xué) 2013
[6]電動(dòng)汽車用永磁同步電機(jī)的故障診斷[D]. 杜博超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號：2977303