【摘要】：輪轂電機技術(shù)作為最先進的分布式新能源汽車驅(qū)動技術(shù),要求其在保證車輛駕駛平穩(wěn)性和舒適性的同時,具有極高的可靠性。模塊化永磁同步輪轂電機是在傳統(tǒng)輪轂電機低速大扭矩和寬速域運行特性的基礎(chǔ)上,采用獨特的多冗余結(jié)構(gòu),可保證電機在故障情況下也能高可靠性容錯運行;并有效提高電機在故障情況下的轉(zhuǎn)矩輸出能力。基于此,本文重點研究該類模塊化永磁同步輪轂電機系統(tǒng)在電機繞組或逆變器橋臂開路故障下的容錯控制策略并對其極限容錯能力進行相關(guān)研究。主要內(nèi)容有以下幾個方面:首先,針對模塊化永磁同步輪轂電機的結(jié)構(gòu)特點,推導該類電機的數(shù)學模型,結(jié)合模塊化電機各子模塊共用轉(zhuǎn)子且可單獨控制的特點,在充分考慮電機在故障情況下容錯運行高可靠性的要求,提出基于三相四橋臂為主電路拓撲結(jié)構(gòu)的共用轉(zhuǎn)速環(huán)、各子模塊電流環(huán)獨立控制的模塊化電機控制系統(tǒng)。研究電機在正常運行時各子模塊電機的轉(zhuǎn)矩分配策略和電機各子模塊系統(tǒng)的控制策略。其次,研究模塊化電機系統(tǒng)在一相開路故障情況下的容錯控制策略。針對模塊化輪轂電機模塊數(shù)較少時切除故障模塊運行所帶來的輸出轉(zhuǎn)矩大幅降低的問題,提出基于磁勢補償?shù)娜蒎e控制策略。在此基礎(chǔ)上,研究在該容錯控制策略時電機電流和電壓極限圓的變化情況;并以各模塊溫升相等為原則,推導模塊化電機容錯運行時的轉(zhuǎn)矩分配策略。然后,根據(jù)模塊化永磁同步輪轂電機模塊間可以進行繞組重構(gòu)的特點,在分析系統(tǒng)各種典型開路故障類型的基礎(chǔ)上,研究電機在模塊間繞組或逆變器橋臂開路故障時的繞組重構(gòu)及容錯控制技術(shù)。以探索電機在極端故障情況下的最大輸出能力。最后,以兩模塊電機為例,搭建模塊化電機容錯控制系統(tǒng)的實驗平臺,實驗研究電機系統(tǒng)在正常情況、一相開路故障情況以及各種典型開路故障情況下的輸出特性。對本文所提的轉(zhuǎn)矩分配策略、磁勢補償容錯控制策略以及繞組重構(gòu)容錯控制策略進行實驗評價。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM341
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文對雙三相電機缺相故障情況，文獻[15]在兩種中性點連接方式情況下，分別建立了電機缺相下的數(shù)學模型，如圖 1-1 所示。根據(jù)故障情況下若保持系統(tǒng)解耦變換陣不變，則磁鏈方程、電壓方程和轉(zhuǎn)矩方程不變的特點，構(gòu)建了基于正常解耦變換陣的新型缺相容錯控制策略。該策略只需要簡單改變諧波子空間參考電流，即可適用于不同的中性點連接方式。作者還分別推導了一相開路情況下的定子銅耗最小和輸出轉(zhuǎn)矩最大兩種控制策略，可以根據(jù)實際電機運行要求進行選擇。

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文Protean 公司提出了一種電動汽車用永磁同步輪轂電機系統(tǒng)，該電機由 8 個子控制器控制，每個子控制器控制一個子模塊電機，8 個子控制器及子模塊電機集成為一個模塊化輪轂電機，電機及其拓撲如圖 1-2 所示。每個子模塊電機都是一個相對獨立的三相星型繞組，可以沿用傳統(tǒng)的三相永磁同步輪轂電機控制，控制策略相對簡單。當某一相發(fā)生故障后，可以切除故障模塊，減少對其他模塊運行性能的影響，模塊化電機依然能夠正常容錯運行[17-19]。子模塊及子電機保險絲

每個子控制器控制一個子模塊電機，8 個子控制器及個模塊化輪轂電機，電機及其拓撲如圖 1-2 所示。每個子對獨立的三相星型繞組，可以沿用傳統(tǒng)的三相永磁同步輪略相對簡單。當某一相發(fā)生故障后，可以切除故障模塊，性能的影響，模塊化電機依然能夠正常容錯運行[17-19]。子模塊及其驅(qū)動器共用獨立總永磁體子電機保險絲a) 電機結(jié)構(gòu) b) 電機系統(tǒng)拓撲圖 1-2 Protean 公司研發(fā)的輪轂電機電力電子器件定子齒通信總線+驅(qū)

【參考文獻】

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本文編號：2773169