永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)逆變器故障下的容錯(cuò)運(yùn)行研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)體積小，功率密度大，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，因此被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)，商業(yè)，交通運(yùn)輸?shù)雀黝I(lǐng)域。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，系統(tǒng)安全可靠性也越來(lái)越被重視，特別是在一些重要場(chǎng)合。永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)采用逆變器供電，電機(jī)本身故障的可能性小，但由于電力電子器件本身的脆弱性，逆變器故障經(jīng)常發(fā)生。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)將電機(jī)與逆變器看作一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行控制，當(dāng)逆變器故障時(shí)意味整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)失去運(yùn)行能力，因此很有必要對(duì)逆變器故障

2、時(shí)系統(tǒng)的容錯(cuò)運(yùn)行進(jìn)行深入研究。本論文對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的逆變器故障類(lèi)型進(jìn)行了分析，再通過(guò)各種容錯(cuò)拓?fù)浔容^分析后選擇了既節(jié)約系統(tǒng)成本、又有較好性能的三相四開(kāi)關(guān)系統(tǒng)作為容錯(cuò)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。然后對(duì)三相四開(kāi)關(guān)永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行了研究，并采用空間矢量調(diào)制(SVM)方案來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)性能，最后實(shí)現(xiàn)了逆變器故障時(shí)從六開(kāi)關(guān)到四開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的切換和不間斷運(yùn)行。 論文主要工作包括： 1．電壓空間矢量重定義。直接轉(zhuǎn)矩控制是基于對(duì)合適電壓矢量

3、的選擇施加而實(shí)現(xiàn)的。從六開(kāi)關(guān)逆變器供電的系統(tǒng)到四開(kāi)關(guān)逆變器供電的系統(tǒng)其最大的區(qū)別在于逆變器能提供的電壓矢量發(fā)生了變化。本論文在對(duì)三相四開(kāi)關(guān)逆變器供電系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，對(duì)不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的相電壓進(jìn)行推導(dǎo)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)四開(kāi)關(guān)逆變器下電壓空間矢量重新定義，為進(jìn)一步的研究打下基礎(chǔ)。 2．推導(dǎo)出新的開(kāi)關(guān)表，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)三相四開(kāi)關(guān)運(yùn)行的仿真和實(shí)驗(yàn)研究。在電壓空間矢量重定義的基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制機(jī)理的分析得到了新的開(kāi)關(guān)表，

4、并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真分析。然后搭建硬件系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果證明三相四開(kāi)關(guān)系統(tǒng)作為容錯(cuò)后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可行性。 3．系統(tǒng)性能優(yōu)化。由于四開(kāi)關(guān)逆變器不能產(chǎn)生零電壓矢量，因此引入零電壓合成的思想。然后針對(duì)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大這一問(wèn)題引入SVM方案，首先對(duì)各種SVM DTC方案進(jìn)行了仿真分析，然后選擇最優(yōu)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果驗(yàn)證了此方案可以極大的抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高系統(tǒng)性能。 4．最后對(duì)系統(tǒng)從三相六開(kāi)