【摘要】：電動(dòng)汽車具有污染小、效率高等優(yōu)勢(shì),是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略之選。永磁同步電機(jī)以其節(jié)能、功率密度大、調(diào)速范圍寬等優(yōu)勢(shì),適用電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。五相永磁同步電機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于較小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、高可靠性以及多維度系統(tǒng)帶來(lái)的更豐富控制策略等,并且控制原理可以類比于傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)。轉(zhuǎn)子響應(yīng)時(shí)間能盡可能短是電動(dòng)汽車電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)中不可或缺的,直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)以轉(zhuǎn)矩為直接控制對(duì)象,轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快,魯棒性強(qiáng),但傳統(tǒng)DTC控制方法存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)問題。本文對(duì)五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)提出一種改進(jìn)型直接轉(zhuǎn)矩控制策略,而實(shí)現(xiàn)該控制需要使用位置傳感器,增加的器件則會(huì)降低系統(tǒng)可靠性,針對(duì)該問題,本文對(duì)基于無(wú)位置傳感器的五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開展研究。首先,概述課題研究背景及研究意義,綜述多相容錯(cuò)型IPM電機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、永磁同步電機(jī)控制策略、多相電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制及無(wú)位置傳感器控制研究現(xiàn)狀。其次,分析五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)工作原理,建立該電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。介紹了直接轉(zhuǎn)矩控制和矢量控制,分析基于SVPWM的DTC控制方法(SVM-DTC)。采用Matlab/Simulink構(gòu)建五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真模型,對(duì)仿真結(jié)果作分析。接著,理論分析永磁同步電機(jī)無(wú)位置傳感器技術(shù),零低速運(yùn)行選擇旋轉(zhuǎn)高頻電壓注入法,中高速運(yùn)行使用滑模觀測(cè)器算法估算電機(jī)轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)。采用sigmoid函數(shù)替換傳統(tǒng)開關(guān)函數(shù)抑制抖振;采用反電勢(shì)觀測(cè)器替代濾波器以獲取反電勢(shì)信息,降低相位延遲;采用加權(quán)切換算法實(shí)現(xiàn)兩種算法的平滑切換控制。構(gòu)建無(wú)位置傳感器的五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真模型,對(duì)仿真結(jié)果作分析。最終,基于dSPACE構(gòu)建了該基于無(wú)位置傳感器的五相容錯(cuò)型IPM電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的軟硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提控制方法的有效性,為實(shí)際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文矩有高頻低幅值脈動(dòng)。自 20 世紀(jì) 80 年代始，，University of Wisconsin-Madison、The Universityof Sheffield 以及 Texas A&M University 等基礎(chǔ)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)基于該領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)問題進(jìn)行了深入的探索，成果頗豐。1980 年，T. M. Jahns 采取增加電機(jī)冗余相數(shù)，以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力[4]，并設(shè)計(jì)六相鼠籠式感應(yīng)電機(jī)展開驗(yàn)證。但受制于當(dāng)時(shí)落后的技術(shù)水平，比三相驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制更為繁雜的多相電機(jī)控制方案也難以實(shí)現(xiàn)，研究進(jìn)展緩慢。進(jìn)入 90 年代后，University ofWisconsin-Madison 學(xué)者 T. A. Lipo 針對(duì)多相感應(yīng)電機(jī)的矢量控制和電機(jī)解耦的本體建模開展了大量研究，Texas A&M University 學(xué)者 H. A. Toliyat 優(yōu)化相電流控制以削減容錯(cuò)運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)[5-9]。1995 年，英國(guó) Newcastle University 的教授 B. C. Mecrow 給出多相容錯(cuò)電機(jī)的概念[10-11]，采用電機(jī)中電、磁、熱及物理隔離以提高電機(jī)的容錯(cuò)性能�；谠撛O(shè)計(jì)理念，Professor B. C.Mecrow 開發(fā)了一臺(tái)四相六極永磁同步電機(jī)，具備容錯(cuò)能力[12]，如圖 1-1 所示，該機(jī)永磁部分設(shè)計(jì)用 Halbach 結(jié)構(gòu)優(yōu)化氣隙磁密波形，降低諧波含量，并成功應(yīng)用于飛機(jī)燃油泵系統(tǒng)。

ecrow 開發(fā)了一臺(tái)四相六極永磁同步電機(jī)，具備容錯(cuò)能力[12]，如圖 1-1 所示，該機(jī)永磁設(shè)計(jì)用 Halbach 結(jié)構(gòu)優(yōu)化氣隙磁密波形，降低諧波含量，并成功應(yīng)用于飛機(jī)燃油泵系統(tǒng)（a）四相定子實(shí)物 （b）六極轉(zhuǎn)子實(shí)物圖 1- 1 四相永磁容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)入本世紀(jì)，2009 年，T. A. Lipo 教授基于五相六極模型研究模塊化結(jié)構(gòu)的永磁同步，圖 1-2 為例圖，電機(jī)的永磁體采用了軟磁復(fù)合材料，同時(shí)模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得電生產(chǎn)過(guò)程更適合流水化作業(yè)，且組裝拆卸簡(jiǎn)單，有利于電機(jī)故障后的快速及時(shí)維修，而塊化的電機(jī)結(jié)構(gòu)使其具有較高的槽滿率以及材料利用率[13-14]。在研究過(guò)程中，為了驗(yàn)證計(jì)電機(jī)的運(yùn)行性能及其容錯(cuò)性能，分別進(jìn)行了正常工況以及故障狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)分析[15]。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM341

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2588742