具有容错能力的永磁电机矢量控制系统的研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：具有容错能力的永磁电机矢量控制系统的研究英文并列题目：ResearchofPMSMVectorControlSystemwithFaultTolerance研究生：焦山旺专业：电气工程研究方向：电力电子与电力传动导师：施火泉指导小组成员：学位授予日期：2015年6月答辩委员会主席：惠晶江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要永磁同步电机调速系统与其它交流电机调速系统相比有很多优点。永磁同步电机自身的特点，使得采用矢量控制有很大的优势而得到广泛应用。采用矢量控制方法就需要

2、实时检测电机的转速，而速度传感器在工业现场易受到周围环境的影响而发生故障。但是在一些特殊的场合，调速系统不允许突然停机，这就需要调速系统在速度传感器发生故障后仍然能够继续容错控制运行。因此，对速度传感器的故障诊断及容错处理就显得尤为重要。本文以表面式永磁同步电机为控制对象，首先建立了永磁同步电机在静止坐标系和dq坐标系下的数学模型，并在dq坐标系下的数学模型的基础上设计了永磁同步电机调速系统。并对空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法做了详细的介绍，对永磁同步电机常见控制策略做了充分研究后，本系统采用了矢量控制id=

3、0的控制策略。针对一般趋近律滑模控制的缺点，重点介绍了基于滑模控制的速度控制器的设计过程，并搭建了调速系统的MATLAB仿真模型，在不同工况下分析了所设计的调速系统的性能。进行速度传感器故障检测，需要一个转速参考值，本文利用模型参考自适应算法进行转速估计。在MATLAB仿真软件中搭建了电机转速估计仿真模型。并通过仿真分析了在不同工况下的转速估计特性以及永磁同步电机无速度传感器调速系统运行性能，验证了转速估计算法的可行性。然后，重点研究了基于数据融合技术的永磁同步电机调速系统容错控制算法，实现了永磁同步电机电机在速度传

4、感器故障后使调速系统在不停机的前提下平稳地将控制模式从带速度传感器的矢量控制切换到无速度传感器模式，提高了系统的可靠性。系统硬件以ARM微控制器STM32F103RBT6为主控芯片，搭建了低成本的试验样机系统，基本实现了速度传感器的容错控制。分析了系统设计中存在的不足，并提出了下一步的工作目标。关键字：永磁同步电机；矢量控制；调速系统；模型参考自适应；容错控制IAbstractAbstractComparedwithotherACmotorspeedcontrolsystem,Speedcontrolsystemof

5、permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)hasmanyadvantages.Thenthevectorcontrolwasprefered,accordingtothestructureofPMSM.PMSMspeedcontrolsystemwithvectorcontrolneedthespeedfeedbackbyspeedsensor,whichiseasilyaffectedbyexternalenvironmentandthenfailed.Howeverinsomesp

6、ecialcases,itdoesn`tallowsystemsuddenshutdownwhenthespeedsensorfailed.Therefore,itisveryimportanttodiagnoseanddealwiththesensorfault.Inthispaper,thesurfacePMSMwaschoosed.Firstly,themathematicmodelofPMSMbasedonstaticcoordinatesystemanddqcoordinatesystemwasestabl

7、ished.ThecontrolmethodofPMSMwasstudieddeeplyandthecontrolmethodid=0waschoosed.Theprincipleandrealizationmethodofvoltagespacevectorpulsewidthmodulation(SVPWM)weredetailed,andbecauseofshortcomingsofgeneralslidingmodecontrolthepaperalsomainlydetailedthedesignproce

8、ssofthespeedcontroller,andfinallyseteduptheMATLABsystemsimulationmodel,thenanalyzedtheperformanceofthedesignedspeedregulatingsystemunderdifferentconditions.Aspeedreferenceva