永磁同步电机驱动控制系统容错技术研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：永磁同步电机驱动控制系统容错技术研究英文并列题目：ResearchonPMSMDriveControlSystemwithFaultTolerance研究生：徐鹏专业：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：2016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○一六年六月独创性京明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进巧？的研究工作及取得巧研究成果？尽我所知，除了文中特别加承注禾致谢的地方外，论文中不包含其他人已经义表或撰

2、写过的研究成果，也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或巧书而使巧过的材种？与我一同王作的罔患对本研究所做的任付贡献均私在论文中作了明确的说明并表示谢意。签乂：日期：徐Ｉ种关于论文使巧救权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使巧学位论文的规定：江南大学有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盗，乂许论文杖查巧和借阅，可ｋ乂将学位论文的全部或部分内容编、缩印或担描等复制手坡保存入有关数据库进行检索，可从采用影印、汇编学位论文一，并且本人电子文档的内

3、容和纸质论文的内容相致。化密的学位论文在解密后也違守此規定？签乂：餐嚇导师签違：．＾訓ｉ也曰期：＾７摘要摘要永磁电动机体积小、效率高，适合高速运行,在军事、工业、生活等领域被广泛运用，其驱动系统稳定可控对整套设备显得至关重要。永磁同步电机常用的控制方法有两种：磁场定向控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)。两者的共同点是都利用空间矢量控制来进行机电能量的转换。传统直接转矩控制利用滞环控制器对空间矢量进行选择，磁场定向控制一般使用空间矢量调制(SVPWM)。本文首先介绍传统的直接转矩控制方法，并在

4、MATLAB中构造控制系统。其次，引入预期电压的直接转矩控制，利用空间矢量调制(SVPWM)代替滞环控制器，改善控制性能。同时搭建磁场定向的矢量控制系统，比较两系统参与空间矢量调制变量之间的联系，有效验证了SVPWM能够同时作用于预期电压的直接转矩控制系统与磁场定向的控制系统。本文选用磁场定向控制(FOC)的永磁同步电机驱动系统进行容错策略的研究。传统功率变换器由三个半桥构成，不具备容错能力。针对单桥臂故障被隔离以后，功率变换器无法正常生成8个有效空间矢量，本文采用三相四开关的SVPWM空间矢量调制手段对其进行容错，利用功率

5、变换器直流母线上两个串联的平波电容代替故障桥臂，对电机进行控制。首先搭建仿真模型，研究三相六开关SVPWM与三相四开关SVPWM控制之间异同。针对三相四开关SVPWM控制下无零矢量的问题，提出了三种零矢量的等效调制方法。然后分析两个串联的平波电容容量不均时对四开关SVPWM控制下基本空间矢量的影响。最后，建立电机功率变换器模型观测器，利用正常与故障电流的差值结合仿真对逆变器功率管的故障特征进行分析，以实现故障定位。本文设计了以STM32为主控制芯片的实验平台，包括硬件和软件两大部分。硬件部分设计包括主电路、驱动电路、电流电压

6、检测电路、故障切换电路、电源电路等。软件部分设计包括主程序、编码器零脉冲捕获中断程序、定时器溢出中断程序、功率中断程序以及速度、电流调节子程序等。验证了控制方案的可行性，分析了系统中的不足并做出了下一步的规划。关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；磁场定向控制；容错；三相四开关SVPWMIAbstractAbstractPermanentmagnetmotorwithsmallvolume,highefficiency,highspeed,hasbeenwidelyusedinmilitary,industry,lifeand

7、otherfields.Thestabilityofthemotordrivingsystemiscriticalforthewholeequipment.Therearetwocommonlyusedcontrolmethodsforpermanentmagnetsynchronousmotor:FieldOrientedControlandDirectTorqueControl.Thereissomethingincommon.Theydoelectromechanicalenergyconversionwithspac

8、evector.ThetraditionalDTCchangedcontrolledvariablewithhysteresiscontrollerwhileFOCusesspacevectorpulsewidthmodulation.Thispaperintroducesthemetho