本文關(guān)鍵詞：五相容錯永磁游標(biāo)電機控制系統(tǒng)研究

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【摘要】：電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步推動了永磁容錯電機控制系統(tǒng)的革新,連續(xù)性、可靠性成為控制系統(tǒng)最主要性能指標(biāo)。自身具有容錯性能的多相容錯永磁電機引起廣泛關(guān)注。本文針對五相容錯永磁游標(biāo)(Fault-Tolerant Permanent-Magnet Vernier,FT-PMV)電機,提出容錯控制算法。FT-PMV電機兼具永磁電機的高效率、游標(biāo)電機的高轉(zhuǎn)矩和容錯電機的高可靠性特點。開路故障發(fā)生后,基于不同的約束條件,利用正常相補償故障相缺失的轉(zhuǎn)矩;短路故障發(fā)生后一方面補償缺失的轉(zhuǎn)矩,另一方面補償短路電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動。保證電機前后磁動勢不變,電機轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到正常值,系統(tǒng)正常運行。從仿真和實驗驗證了算法正確性。主要內(nèi)容如下:1.通過對FT-PMV電機結(jié)構(gòu)及五相電機的工作原理進(jìn)行分析,運用有限元仿真軟件Maxwell對電機進(jìn)行了電磁性能研究。分別在五相自然坐標(biāo)系和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下對FT-PMV電機進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的建立,有利于后面的仿真分析。2.從電機的故障類型出發(fā),對故障后FT-PMV電機的容錯控制策略推導(dǎo)分析。當(dāng)發(fā)生開路故障,保證電機前后磁動勢不變,電機轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到正常值;當(dāng)發(fā)生一相短路時,一部分利用正常相補償短路相電流的缺失,另一部分消除短路電流對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,降低轉(zhuǎn)矩脈動,保持正常的轉(zhuǎn)矩性能。3.利用Matlab和Maxwell/Simplorer聯(lián)合仿真對電機正常和帶故障運行狀態(tài)進(jìn)行分析。通過仿真結(jié)果與理論的對比分析,驗證了所提出的容錯控制算法可靠性。4.搭建軟硬件平臺為整體電機控制平臺的實現(xiàn)提供保障,提高了系統(tǒng)整體的實用性、可靠性。搭建電機驅(qū)動系統(tǒng)實驗平臺,驗證控制算法的正確性、合理性。
【關(guān)鍵詞】：容錯控制 容錯電機 永磁游標(biāo)電機 短路 轉(zhuǎn)矩
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM351
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究目的意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 電機本體結(jié)構(gòu)及多電機系統(tǒng)研究10-13
• 1.2.2 電機容錯控制策略研究13-14
• 1.2.3 電機容錯驅(qū)動電路拓?fù)溲芯?/span>14-16
• 1.3 論文研究內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu)16-19
• 1.3.1 論文研究主要內(nèi)容16-17
• 1.3.2 論文研究主要構(gòu)架17-19
• 第二章 五相容錯永磁游標(biāo)電機基本原理及數(shù)學(xué)模型19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 FT-PMV電機的結(jié)構(gòu)分析19-20
• 2.3 FT-PMV電機電磁特性分析20-23
• 2.3.1 磁場及磁密分布21
• 2.3.2 短路電流與空載反電勢21-23
• 2.3.3 齒槽轉(zhuǎn)矩和輸出轉(zhuǎn)矩23
• 2.4 FT-PMV電機數(shù)學(xué)模型23-29
• 2.4.1 自然坐標(biāo)系下電機模型23-25
• 2.4.2 坐標(biāo)變換25-28
• 2.4.3 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電機模型28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 五相容錯永磁游標(biāo)電機容錯控制30-57
• 3.1 引言30-31
• 3.2 正常狀態(tài)控制算法31-32
• 3.3 一相開路狀態(tài)容錯控制算法32-35
• 3.3.1 銅耗最小約束條件下的容錯控制算法33-34
• 3.3.2 幅值相等約束條件下的容錯控制算法34-35
• 3.4 兩相開路狀態(tài)容錯控制算法35-37
• 3.4.1 相鄰兩相開路35-36
• 3.4.2 不相鄰兩相開路36-37
• 3.5 一相短路狀態(tài)下容錯控制算法37-40
• 3.6 五相FT-PMV電機Matlab/Simulink建模分析與仿真40-46
• 3.6.1 五相FT-PMV電機整體模型40-41
• 3.6.2 正常狀態(tài)控制算法仿真41-43
• 3.6.3 一相開路狀態(tài)容錯控制算法仿真43-44
• 3.6.4 兩相開路狀態(tài)容錯控制算法仿真44-46
• 3.7 五相FT-PMV電機Maxwell/Simplorer聯(lián)合仿真46-56
• 3.7.1 五相FT-PMV電機聯(lián)合仿真模型46
• 3.7.2 一相開路及兩相開路容錯控制仿真46-53
• 3.7.3 一相短路容錯控制仿真53-56
• 3.8 本章小結(jié)56-57
• 第四章 五相容錯永磁游標(biāo)電機驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)57-74
• 4.1 引言57
• 4.2 五相FT-PMV電機驅(qū)動系統(tǒng)硬件設(shè)計57-68
• 4.2.1 主控芯片介紹58-59
• 4.2.2 功率模塊及外圍電路設(shè)計59-61
• 4.2.3 電機轉(zhuǎn)子位置檢測61-63
• 4.2.4 采樣電路及保護(hù)電路設(shè)計63-68
• 4.3 五相FT-PMV電機驅(qū)動系統(tǒng)軟件設(shè)計68-72
• 4.3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計整體框架68-69
• 4.3.2 ADC模塊中斷69-70
• 4.3.3 定時器中斷70-72
• 4.3.4 捕獲中斷72
• 4.3.5 保護(hù)中斷72
• 4.4 本章小結(jié)72-74
• 第五章 五相容錯永磁游標(biāo)電機驅(qū)動控制系統(tǒng)實驗研究74-85
• 5.1 引言74
• 5.2 實驗系統(tǒng)介紹74-77
• 5.3 實驗結(jié)果77-84
• 5.3.1 正常狀態(tài)實驗驗證77-79
• 5.3.2 一相開路容錯運行狀態(tài)實驗驗證79-81
• 5.3.3 兩相開路容錯運行狀態(tài)實驗驗證81
• 5.3.4 一相短路容錯運行狀態(tài)實驗驗證81-84
• 5.4 本章小結(jié)84-85
• 第六章 總結(jié)與展望85-87
• 6.1 全文總結(jié)85
• 6.2 課題后續(xù)工作展望85-87
• 參考文獻(xiàn)87-91
• 致謝91-92
• 攻讀碩士期間學(xué)術(shù)成果及參與科研項目92

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