五相永磁同步电机驱动及容错控制的研究

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1、硕士学位论文五相永磁同步电机驱动及容错控制的研究THERESEARCHONDRIVEANDFAULT-TOLERANTCONTROLSYSTEMOFFIVE-PHASEPMSM张静哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM359.4学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文五相永磁同步电机驱动及容错控制的研究硕士研究生：张静导师：刘勇教授副导师：郑萍教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM359.4U.D.C:621.3D

2、issertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHONDRIVEANDFAULT-TOLERANTCONTROLSYSTEMOFFIVE-PHASEPMSMCandidate：ZhangJingSupervisor：Prof.LiuYongViceSupervisor:Prof.ZhengPingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngin

3、eeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着自然资源的日益匮乏，人类的节能观念越来越强烈。五相永磁同步电机(FP-PMSM)与传统的三相电机相比，具有功率密度高、转矩波动小、低压大功率传动、容错运行和可靠性好的特性。FP-PMSM控制系统很适合应用到电动汽车、航天等场合，且当今的市场上还没有成熟的FP-PMSM控制器。为此，本文对五相永磁同步电机控制系统模型、SVPWM技术、半桥结

4、构下矢量控制及单相开路运行、五相六桥臂下单相开路时的容错控制进行了研究。最后，通过实验验证了相关算法的可行性。首先，对FP-PMSM控制系统进行了理论分析。本文从五相电机的自然数学模型分析，得出了扩展的五相旋转坐标变换，建立了直交轴解耦后的电机数学模型。在此基础上，建立了电机控制系统的传递函数模型，分析了转速与电流PI调节器的设计。在Simulink里，搭建了电机的仿真模型。其次，对五相半桥SVPWM技术进行了研究。在电机正常运行时，五相六桥臂的逆变器，由于中性点电流为零，就退变为五相半桥结构，本文采用了i0的矢量控制。对相邻双矢量(NTV-SVPWM)与相邻四矢量（

5、NFV-SVPWM）d进行了理论分析与仿真验证。针对NFV-SVPWM中出现的低母线利用率问题，进行了过调制的研究。仿真结果验证了优化后的NFV-SVPWM的正确性，并利用此调制算法进行了id0的矢量控制的仿真。再次，针对五相电机单相开路故障下的容错运行条件，本文对五相半桥与五相六桥臂拓扑结构下控制策略进行了相关研究。根据磁动势不变的原则，进行了五相半桥等电流幅值滞环控制策略的分析与仿真验证。五相六桥臂可以实现每相解耦控制，为了简化容错算法，本文提出了五相六桥臂下的矢量控制策略，并进行了仿真验证。同时，为了减小五相半桥下的电流波动率，本文提出了最小相电流误差的滞环控制

6、方法，解决了五相半桥下的电流滞环频率不固定且转矩波动大的问题。最后，本文在基于DSPF28M36的硬件平台上，进行了五相半桥结构下两种SVPWM算法的实验，并对有无过调制的NFV-SVPWM算法进行了实验对比。同时，针对电机正常运行时的电流闭环控制进行了实验验证。关键词：五相永磁同步电机驱动；SVPWM；容错控制；五相六桥臂-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWithnaturalresourcedecreasinglargely,humanpaysmoreattentiontoenergyconservation.Andcomparedwithtrad

7、itionalthree-phasemachine,five-phasepermanentmagnetmachineiswithmoreadvantages,suchashighreliability,transmissionofhighpowerunderlowvoltage,fault-toleranceandsoon.Inthispaper,modeloffive-phasepermanentmagnetmachinecontrolsystemhasbeenbuilt,thenSVPWMalgorithmandvectorcontr