基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究

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1、硕士学位论文基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究RESEARCHONFIFTEENPHASEPMSMVECTORCONTROLSYSTEMBASEDONFPGA徐浩哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM341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基于FPGA的十五相PMSM矢量控制系统的研究硕士研究生：徐浩导师：崔淑梅教授申请学位：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、TM341U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONFIFTEENPHASEPMSMVECTORCONTROLSYSTEMBASEDONFPGACandidate：XuHaoSupervisor：Prof.CuiShumeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEn

3、gineeringandAutomationDateofDefense：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要利用电力驱动汽车、飞机、舰船等近来成为研究热潮，电机及其驱动技术是其研究的关键。由于与传统的三相驱动系统相比，多相系统开关器件耐压耐流小、可靠性高，更适合应用于高可靠高功率需求领域。本课题来源于国家自然科学基金《全电飞机推进用不对称单元多相电机》，本文针对应用于全电飞机领域的基于FPG

4、A的十五相PMSM矢量控制系统展开研究。本文参照多相电机与三相电机的关系，提出了一种三套五相的分组建模方式，并且以此基础建立了一套三套五相并联驱动的矢量控制系统。通过在Simulink中进行仿真分析和实验验证，表明设计的分组矢量控制系统能正常运行，同时也通过对两套绕组过载运行和一套绕组降载运行这两种缺套仿真分析和实验验证，表明电机缺套运行时，剩余套绕组通过过载运行或电机降载运行，电机仍能平稳地运行。全电飞机要求电机及其系统拥有高可靠性、高容错性。本文主要研究适于不同PWM调制方式的容错控制方法。由于采取分组控制方法，因

5、此断相时，可采取故障组五相电机容错控制方法进行理论分析。理论分析表明基于五相六开关和正常的SVPWM均不易实现容错控制，PWM跟踪电流控制和基于五相六桥臂的SVPWM都能实现电机容错。针对常用的电流滞环控制开关频率不固定的缺点，研究了变环宽准恒频电流滞环控制方法。通过五相六桥臂SVPWM容错和电流滞环等幅容错控制仿真与实验分析，表明电流滞环等幅容错与五相六桥臂SVPWM容错都有各自的优缺点。因此针对不同的工况，需要选取不同的控制方法。本文选用FPGA芯片作为控制器，在电路设计中发挥了FPGA控制器逻辑资源丰富和接口灵活

6、的特点，满足了十五相系统PWM路数多、采样速度快等要求，使其能够充分发挥十五相系统的优秀性能。同时，研究了加强硬件安全可靠性问题的措施。针对基于VerilogHDL语言的控制系统软件设计，通过使采样程序同步运行和运用查表法进行坐标变换，提高了采样速度和计算速度；通过生成同步控制信号，增强了时序控制能力。通过各模块的协同运行，完成了十五相PMSM控制系统的软件搭建。最后基于设计的软硬件平台，完成了以上实验。关键词：十五相永磁同步电机；矢量控制；FPGA；容错控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRece

7、ntlytheuseofelectricpowertodriveautomobiles,aircraftandshipshasbecomearesearchupsurge,andthekeytoitsresearchisthemotoranditsdrivingtechnology.Comparedwiththetraditionalthreephasedrivesystem,themultiphasesystemismoresuitableforhighreliabilityandhighpowerdemand.Th

8、istopiccomesfromtheNationalNaturalScienceFoundation,"unsymmetricalunitmultiphasemotorforelectricaircraftpropulsion".ThispaperstudiesthefifteenphasePMSMvectorcontrolsy