本文關(guān)鍵詞：基于容錯(cuò)控制的無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制研究

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【摘要】：隨著電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展,為滿足越來(lái)越多的性能要求,其驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)已成為世界各國(guó)的研究熱點(diǎn)。因永磁無(wú)刷直流電機(jī)具有高效率、低成本、小體積等優(yōu)點(diǎn)被看作是電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想選擇。本文以永磁無(wú)刷直流電機(jī)為研究對(duì)象,在方波控制策略的基礎(chǔ)上,對(duì)其換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法和容錯(cuò)控制兩個(gè)方面進(jìn)行了研究。首先,本文建立了永磁無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,詳細(xì)闡述了方波控制策略,并給出了永磁無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。其次,分析了永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理,并且詳細(xì)說(shuō)明了不同PWM調(diào)制措施對(duì)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。通過(guò)對(duì)換相期間數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo),針對(duì)通過(guò)PWM調(diào)制方式抑制換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方法的局限性,提出了在重疊換相基礎(chǔ)上結(jié)合電流預(yù)測(cè)控制策略的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制策略。該策略不但拓寬了換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法的電機(jī)轉(zhuǎn)速適用范圍,而且具有對(duì)電機(jī)電感參數(shù)不敏感的優(yōu)點(diǎn)。在該方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,給出了預(yù)測(cè)電流的補(bǔ)償方法,進(jìn)一步改善了電流控制效果,并通過(guò)仿真驗(yàn)證了所提控制方法的可行性和正確性。再次,介紹了三相電機(jī)逆變器故障類(lèi)型,選擇逆變器開(kāi)關(guān)管開(kāi)路故障作為研究對(duì)象。選用基于線電壓檢測(cè)的故障診斷方法對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)逆變器故障進(jìn)行檢測(cè)。簡(jiǎn)要比較了幾種容錯(cuò)控制方案,著重闡述了三相四開(kāi)關(guān)逆變器的工作原理。在所選容錯(cuò)控制方案的基礎(chǔ)上提出了一種基于三相四開(kāi)關(guān)逆變器的容錯(cuò)控制策略,并通過(guò)調(diào)整PWM的調(diào)制方式減小了電機(jī)容錯(cuò)運(yùn)行模式下的電流脈動(dòng),仿真驗(yàn)證了控制策略的有效性。最后,基于飛思卡爾公司DSP芯片MC56F8247搭建了永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)。進(jìn)行了換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制和容錯(cuò)控制策略的軟件模塊搭建,編寫(xiě)了控制算法,完成了系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本課題方案的可行性與正確性。
【關(guān)鍵詞】：永磁無(wú)刷直流電機(jī) 換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制 電流預(yù)測(cè)控制策略 容錯(cuò)控制
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注釋表12-13
• 縮略詞13-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 課題背景與研究意義14-15
• 1.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)簡(jiǎn)介15-16
• 1.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制技術(shù)的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.1 逆變器故障診斷方法的研究現(xiàn)狀18
• 1.4.2 逆變器容錯(cuò)方案的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 永磁無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型及控制策略20-29
• 2.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)20-21
• 2.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型21-23
• 2.2.1 定子電壓方程21-22
• 2.2.2 反電勢(shì)方程22
• 2.2.3 電磁轉(zhuǎn)矩方程22-23
• 2.2.4 運(yùn)動(dòng)方程23
• 2.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)方波控制策略23-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的分析及抑制方法研究29-45
• 3.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)產(chǎn)生的原因29-31
• 3.1.1 物理理論分析29
• 3.1.2 數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)29-31
• 3.2 PWM調(diào)制方式對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響31-36
• 3.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)換相策略的研究36-39
• 3.3.1 重疊換相方法的提出36
• 3.3.2 電流預(yù)測(cè)控制策略的基本思想36-38
• 3.3.3 基于電流預(yù)測(cè)控制的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法38-39
• 3.4 基于電流預(yù)測(cè)控制的換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法的仿真及分析39-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制技術(shù)研究45-60
• 4.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制理論45-54
• 4.1.1 永磁無(wú)刷直流電機(jī)故障檢測(cè)和診斷45-49
• 4.1.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)49-51
• 4.1.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制策略51-54
• 4.2 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)54-55
• 4.3 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制系統(tǒng)的仿真及分析55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 永磁無(wú)刷直流電機(jī)容錯(cuò)控制器設(shè)計(jì)60-75
• 5.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)60-66
• 5.1.1 DSP核心控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)61-63
• 5.1.2 主功率電路設(shè)計(jì)63-64
• 5.1.3 采樣調(diào)理電路和保護(hù)電路設(shè)計(jì)64-66
• 5.1.4 容錯(cuò)電路設(shè)計(jì)66
• 5.2 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66-70
• 5.2.1 主程序67-68
• 5.2.2 PWM中斷子程序68-69
• 5.2.3 換相預(yù)測(cè)電流算法的實(shí)現(xiàn)69-70
• 5.2.4 容錯(cuò)控制算法的實(shí)現(xiàn)70
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析70-74
• 5.3.1 換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制實(shí)驗(yàn)70-71
• 5.3.2 容錯(cuò)控制實(shí)驗(yàn)71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)與展望75-77
• 6.1 全文工作總結(jié)75
• 6.2 后續(xù)工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81-82
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82

【參考文獻(xiàn)】

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