【摘要】：隨著日益嚴(yán)重的空氣污染和溫室效應(yīng),傳統(tǒng)化石燃料汽車尾氣排放被認(rèn)為是造成該問題重要的原因所在,電動(dòng)汽車因其采用非常規(guī)車用燃料作為動(dòng)力而具有無污染、清潔環(huán)保的特點(diǎn),已經(jīng)成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。永磁同步電機(jī)因具有高效率、高轉(zhuǎn)矩密度和多控制自由度的特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在電動(dòng)汽車上。多相永磁同步電機(jī)相比傳統(tǒng)三相永磁同步電機(jī)還具備高功率等級(jí)和良好容錯(cuò)運(yùn)行能力,可以預(yù)知在未來電動(dòng)汽車發(fā)展中具有廣闊的前景。為了避免多相永磁同步電機(jī)在運(yùn)行過程中因缺相引發(fā)更嚴(yán)重電機(jī)故障和系統(tǒng)崩壞,需對(duì)電機(jī)在故障發(fā)生前進(jìn)行提前預(yù)測(cè)判斷和在故障發(fā)生后識(shí)別故障類型。本文重點(diǎn)研究六相永磁同步電機(jī)調(diào)速控制和故障態(tài)勢(shì)感知方法。在研究六相永磁同步電機(jī)調(diào)速控制中,利用矢量空間解耦的方法建立Y型移30°六相永磁同步電機(jī)模型,利用仿真與MATLAB自帶三相永磁同步電機(jī)進(jìn)行比較,同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)與實(shí)際六相永磁同步電機(jī)進(jìn)行比較驗(yàn)證模型的精確性。本文采用矢量控制建立雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速-電流控制系統(tǒng),為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速良好跟蹤性,引入變結(jié)構(gòu)滑模控制策略,通過仿真與傳統(tǒng)PI控制器進(jìn)行比較驗(yàn)證該方法具有快速響應(yīng)、無超調(diào)和魯棒性的特點(diǎn)。在研究六相永磁同步電機(jī)故障態(tài)勢(shì)感知方法中,本文根據(jù)故障下定子磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)?推導(dǎo)Y型移30°中性點(diǎn)隔離型六相永磁同步電機(jī)在各缺相故障下的數(shù)學(xué)模型。通過小波包分析方法提取故障工況下的特征值,構(gòu)建小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)故障發(fā)生進(jìn)行預(yù)測(cè)判斷,避免保護(hù)系統(tǒng)誤觸發(fā);構(gòu)建小波KNN機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng),對(duì)故障類型進(jìn)行快速識(shí)別,以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障態(tài)勢(shì)的感知。利用MATLAB軟件和Python的Scikit-Learn機(jī)器學(xué)習(xí)庫進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)比驗(yàn)證該方法在六相永磁同步電機(jī)故障態(tài)勢(shì)感知中可靠有效。最后利用dSPACE控制器與實(shí)際六相永磁同步電機(jī)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行電機(jī)調(diào)速控制實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所構(gòu)造數(shù)學(xué)模型精確可靠,控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速快速跟蹤,魯棒性高。同時(shí)還為后續(xù)的故障診斷實(shí)驗(yàn)與容錯(cuò)控制實(shí)驗(yàn)提供平臺(tái)基礎(chǔ)。
【圖文】：

轉(zhuǎn)子磁鏈幅值/Wb 0.09極對(duì)數(shù) 4額定電壓/V 96額定轉(zhuǎn)速/rpm 3000額定功率/kW 3用控制器為 dSPACE 公司生產(chǎn)的模塊化ms)模塊，如圖 4- 13 所示，其中包含一塊 D、兩塊 DS5101 數(shù)字波形板卡(Digital Waveform換板卡(Multi-Channel A/D Board)，分別作為輸入的功能。dSPACE 控制器是一款基于 MA實(shí)物仿真的實(shí)時(shí)在線工作平臺(tái)，可以利用 dS對(duì)電機(jī)的控制方案，在離線仿真完成后利用關(guān)系，利用實(shí)時(shí)接口(RTI)生成模型的目標(biāo)代機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。再由 dSPACE 公司開發(fā)的對(duì)輸入進(jìn)行設(shè)定并觀察輸出以及狀態(tài)變量實(shí)現(xiàn)

(d) 整體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)(d) Full view of experimental platform圖 4- 15 六相永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)物圖Fig.4-15 Physical map of six-phase PMSM experimental platform.2 六相永磁同步電機(jī)開環(huán)實(shí)驗(yàn)在完成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建后，對(duì)六相永磁同步電機(jī)進(jìn)行開環(huán)控制實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證能。根據(jù)永磁同步電機(jī)特性，在開環(huán)實(shí)驗(yàn)中，由于沒有轉(zhuǎn)子位置信息的反定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速過大時(shí)，轉(zhuǎn)子永磁體無法由靜止?fàn)顟B(tài)起轉(zhuǎn)至與定子旋同步速，轉(zhuǎn)子會(huì)在靜止位置左右發(fā)生劇烈的振蕩和抖動(dòng)，導(dǎo)致無法轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)行永磁同步電機(jī)開環(huán)控制時(shí)，應(yīng)讓電機(jī)在低頻低壓的情況下緩慢旋轉(zhuǎn)起通過加壓和提升頻率的方法使電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，電機(jī)轉(zhuǎn)速能一直與定子旋轉(zhuǎn)速保持一致。因此利用該方法讓電機(jī)在低頻低壓條件起轉(zhuǎn)，與仿真模型較分析，對(duì)六相永磁同步電機(jī)輸入控制信號(hào)頻率為 5Hz，直流側(cè)電壓輸入 右，能使電壓起轉(zhuǎn)，電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速為 120rpm，測(cè)量電機(jī)兩套繞組相差 30°，，其電流波形如圖 4- 16 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(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)：2659009