本文關(guān)鍵詞：開繞組FTFSCW-IPM驅(qū)動系統(tǒng)容錯控制研究

  更多相關(guān)文章： 容錯型分數(shù)槽集中繞組內(nèi)嵌式永磁電機 開繞組 功率平衡 容錯控制 空間矢量調(diào)制

【摘要】：隨著全球化石燃料日益枯竭和溫室效應(yīng)、霧霾等環(huán)境問題日益嚴重,電動汽車受到越來越多的關(guān)注。而電動汽車系統(tǒng)的高可靠運行是制約電動汽車普及的一個重要因素。因為電機驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心部分,所以研究如何提高電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性對推動電動汽車的發(fā)展顯得十分必要和緊迫。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要包括逆變器及其控制電路和電機,傳統(tǒng)逆變器系統(tǒng)一般采用兩電平逆變器供電方式,其輸出電壓諧波含量較大,直流電壓利用率較低,對于單管開路故障、繞組斷路等故障不具有容錯運行能力。與兩電平逆變器不同,多電平逆變器系統(tǒng)具備輸出電壓諧波含量小,直流電壓利用率高,容錯能力強等優(yōu)點,正逐漸被應(yīng)用到電動汽車的電機系統(tǒng)中。容錯型分數(shù)槽集中繞組內(nèi)嵌式永磁電機(Fault-tolerant fractional-slot concentrated winding interior permanent magnet motor, FTFSCW-IPM)因其結(jié)構(gòu)簡單、功率密度高、短路隔離能力強而被廣泛應(yīng)用于航天、電動汽車等領(lǐng)域,其中新型開繞組結(jié)構(gòu)FTFSCW-IPM還具有多電平特性、運行方式靈活、可靠性高等優(yōu)點更具有應(yīng)用前景。結(jié)合開繞組結(jié)構(gòu)電機與容錯型分數(shù)槽集中繞組電機各自的優(yōu)點,本文擬針對不同電源供電下,對雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)的容錯控制進行深入研究。本文所提出的容錯控制策略,均在Matlab/Simulink環(huán)境中建立了仿真模型,并基于Dspace1104半實物仿真平臺進行了實驗驗證。論文的研究內(nèi)容主要包括以下幾方面：1)介紹了本課題的研究背景及意義、國內(nèi)外電機驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷及容錯控制的研究現(xiàn)狀以及開繞組電機控制系統(tǒng)的研究概況。詳細地分析了開繞組容錯型分數(shù)槽集中繞組內(nèi)嵌式永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)和工作原理,在此基礎(chǔ)上就雙電源供電開繞組電機控制系統(tǒng)控制方式及空間矢量調(diào)整算法進行分析,重點對驅(qū)動系統(tǒng)出現(xiàn)單管開路故障容錯進行分析及研究,針對單管開路故障提出了一種新的分區(qū)調(diào)制算法,實現(xiàn)容錯運行并兼顧功率平衡�；贛ATLAB/Simulink平臺搭建了基于雙電源開繞組驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型,對所提策略進行仿真驗證。2)針對雙電源供電下開繞組驅(qū)動系統(tǒng)單橋臂開路故障,提出了一種基于解耦調(diào)制容錯控制算法,實現(xiàn)了容錯運行,并對該容錯算法下的電源中點偏移問題提出了一種電流反饋抑制方法,并在MATLAB/Simulink環(huán)境中驗證了所提策略的有效性。3)針對單電源供電下的開繞組驅(qū)動系統(tǒng)正常運行時存在的環(huán)流問題,對傳統(tǒng)抑制環(huán)流的調(diào)制方法進行了簡化,在不影響控制效果的前提下,降低了算法的實現(xiàn)復(fù)雜度。基于MATLAB/Simulink平臺搭建了基于單電源開繞組驅(qū)動系統(tǒng)仿真模型,通過仿真驗證了所提出的精簡調(diào)制算法有效性。4)針對傳統(tǒng)容錯控制調(diào)制方法降低了驅(qū)動系統(tǒng)輸出能力的問題,本文提出了一種優(yōu)化調(diào)制算法。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)缺相故障后的容錯運行,且實現(xiàn)剩余矢量的最大化利用,提高故障后的驅(qū)動系統(tǒng)輸出能力。5)搭建基于dSPACE1104的開繞組電機驅(qū)動系統(tǒng)控制實驗平臺,設(shè)計了主電路及輔助電路,對本文控制策略進行實驗驗證,表明實驗結(jié)果和仿真結(jié)果一致,驗證了所提策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：容錯型分數(shù)槽集中繞組內(nèi)嵌式永磁電機 開繞組 功率平衡 容錯控制 空間矢量調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• §1.1 課題背景及意義10
• §1.2 電動汽車驅(qū)動電機研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-12
• §1.3 開繞組電機驅(qū)動系統(tǒng)控制方法及調(diào)制策略研究現(xiàn)狀12-13
• §1.4 驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷及隔離技術(shù)研究現(xiàn)狀13-16
• §1.4.1 驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷技術(shù)14-15
• §1.4.2 驅(qū)動系統(tǒng)故障隔離技術(shù)15-16
• §1.5 驅(qū)動系統(tǒng)容錯控制策略研究現(xiàn)狀16-19
• §1.6 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 開繞組FTFSCW-IPM數(shù)學(xué)模型及其控制策略20-28
• §2.1 引言20
• §2.2 FTFSCW-IPM電機結(jié)構(gòu)和工作原理20-21
• §2.3 開繞組FTFSCW-IPM的三相坐標系數(shù)學(xué)模型21-23
• §2.4 開繞組FTFSCW-IPM電機的旋轉(zhuǎn)坐標系數(shù)學(xué)模型23-25
• §2.5 開繞組FTFSCW-IPM電機的控制策略25-26
• §2.5.1 恒壓頻比控制25
• §2.5.2 直接轉(zhuǎn)矩控制25-26
• §2.5.3 矢量控制26
• §2.6 脈寬調(diào)制策略26-27
• §2.7 本章小結(jié)27-28
• 第3章 雙電源供電開繞組FTFSCW-IPM容錯控制研究28-50
• §3.1 引言28
• §3.2 雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)運行基本原理28-29
• §3.3 雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)正常運行工況29-36
• §3.3.1 基于60度坐標系調(diào)制算法30-31
• §3.3.2 基于三相坐標系調(diào)制算法31-34
• §3.3.3 仿真分析34-36
• §3.4 雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)單管開路容錯分析36-42
• §3.4.1 單管開路故障分析37-38
• §3.4.2 單管開路故障容錯分析38-40
• §3.4.3 單管開路故障容錯仿真40-42
• §3.5 雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)單橋臂開路容錯分析42-48
• §3.5.1 單橋臂開路故障分析42
• §3.5.2 單橋臂開路故障容錯分析42-46
• §3.5.3 單橋臂開路故障容錯仿真46-48
• §3.6 本章小結(jié)48-50
• 第4章 單電源開繞組FTFSCW—IPM容錯控制研究50-66
• §4.1 引言50
• §4.2 單電源雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)原理50-51
• §4.3 單電源雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)制技術(shù)概述51-55
• §4.3.1 零序電流產(chǎn)生原因51-52
• §4.3.2 零序電流抑制52-55
• §4.4 單電源雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)缺相故障容錯研究55-61
• §4.4.1 缺相故障分析55-57
• §4.4.2 缺相故障容錯研究57-61
• §4.5 單電源雙逆變器驅(qū)動系統(tǒng)缺相故障容錯仿真61-65
• §4.5.1 正常運行工況仿真61-63
• §4.5.2 缺相故障容錯運行工況仿真63-65
• §4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 基于開繞組FTFSCW-IPM控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計66-76
• §5.1 引言66
• §5.2 基于dSPACE1104控制平臺66-68
• §5.2.1 Real-time Workshop組件66-67
• §5.2.2 RTI組件67
• §5.2.3 Controldesk控制面板67-68
• §5.2.4 基于dSPACE控制面板開發(fā)步驟68
• §5.3 控制平臺外圍電路設(shè)計68-75
• §5.3.1 功率器件選擇69
• §5.3.2 IGBT驅(qū)動電路69-72
• §5.3.3 電流采樣電路72-73
• §5.3.4 電壓采樣電路設(shè)計73-74
• §5.3.5 轉(zhuǎn)子位置信號處理電路74-75
• §5.4 本章小結(jié)75-76
• 第6章 實驗驗證分析76-84
• §6.1 引言76-77
• §6.2 電機特性實驗驗證77
• §6.3 雙電源供電開繞組FTFSCW-IPM容錯控制實驗驗證77-81
• §6.3.1 單管開路故障容錯實驗77-79
• §6.3.2 單橋臂開路故障容錯實驗79-81
• §6.4 單電源供電開繞組FTFSCW-IPM容錯系統(tǒng)實驗驗證81-83
• §6.4.1 共模電流抑制實驗81
• §6.4.2 缺相故障容錯實驗81-83
• §6.5 本章小結(jié)83-84
• 第7章 總結(jié)與展望84-86
• §7.1 全文總結(jié)84-85
• §7.2 課題展望85-86
• 參考文獻86-90
• 攻讀碩士研究生期間學(xué)術(shù)成果90-91
• 致謝91

【參考文獻】

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本文編號：698863