五相容错型永磁同步电机矢量控制系统研究

随着社会经济的飞速发展,环境恶化及能源短缺问题愈发突出,交通工具的变革日新月异。作为一种高效、环保的交通工具,电动汽车受到了广泛关注。

此外,永磁电机因其高效率、高可靠性、高功率因数的优点,被广泛应用于电动汽车领域。而相比于传统三相电机,多相永磁电机输出转矩和容错能力都得到较大提升。

本文以电动汽车驱动用五相容错型永磁同步电机(Fault-Tolerant Permanent-Magnet Synchronous Motor,FT-PMSM)为研究对象,以矢量控制为基础进行容错算法设计,对其应用容错控制策略前后的电磁、机械等特性进行比较研究;仿真和实验结果均表明五相FT-PMSM在应用容错控制策略下具有优异的电磁特性和机械特性;研究成果有效地推动了五相FT-PMSM的应用及发展。本文研究的主要内容如下:1.通过对五相FT-PMSM本体结构、工作原理、静态特性、电压方程和数学模型的分析,并推导出不同坐标系下数学模型之间的坐标变换关系。

2.分别围绕正常和故障容错状态研究了FT-PMSM的CHBPWM矢量控制,故障容错控制策略的研究基于磁动势不变和铜耗最小两种不同原则进行,故障类型分为一相开路和两相开路。3.利用MATLAB/Simulink软件搭建五相FT-PMSM控制系统仿真模型。

分别在电机正常和故障容错状态下开展仿真研究,对比所获取的电机转速、电磁转矩和相电流等波形,初步检验算法的正确性,结果表明五相FT-PMSM在容错控制策略下运行良好。4.基于DSP搭建五相FT-PMSM测试平台,开展本次研究所需要的软硬件设计,包括硬件驱动电路和系统控制程序的设计,利用平台和软硬件配套实施大量实验测试。

根据实验结果,最终论证五相FT-PMSM容错控制策略的合理性和可实施性。