BLDCM系統(tǒng)中逆變器故障容錯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與控制方法研究.pdf

1、永磁無刷直流電機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中具有廣泛的應(yīng)用。但還有一些問題亟待解決和完善，如無位置傳感器控制，轉(zhuǎn)矩脈動抑制和容錯控制等；以上問題限制了無刷直流電機(jī)控制性能的進(jìn)一步提高，阻礙了它在高精度、高可靠性要求場合的應(yīng)用。因此，本文在總結(jié)和借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，以提高三相無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和降低轉(zhuǎn)矩脈動為目標(biāo)，針對無刷直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中逆變器的故障拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略開展了以下方面的研究：
　　首先，針對目前六開關(guān)逆變器無刷直

2、流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中存在的問題，以及無位置傳感器控制方法中轉(zhuǎn)子位置的檢測方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析。根據(jù)以上分析，提出了一種基于單神經(jīng)元自適應(yīng)PID的無刷直流電機(jī)無位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。該方法通過采用一種基于單神經(jīng)元自適應(yīng)PID的方法，建立了兩相靜止坐標(biāo)系下的反電勢和磁鏈觀測器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了無刷直流電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制。通過 Lyapunov穩(wěn)定性分析方法實(shí)現(xiàn)了觀測器穩(wěn)定性的證明。并給出了神經(jīng)元比例系數(shù)的在線調(diào)整方法，補(bǔ)償了由于定子電壓計算不準(zhǔn)

3、確而引起的磁鏈和轉(zhuǎn)矩的估計誤差。
　　其次，通過對目前六開關(guān)逆變器故障拓?fù)浜蟮乃拈_關(guān)逆變器無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的問題的分析，提出了一種新的、可行的四開關(guān)逆變器電壓空間矢量調(diào)制方法和最優(yōu)開關(guān)選擇表，提出了一種四開關(guān)逆變器無刷直流電機(jī)的磁鏈觀測方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了四開關(guān)逆變器無刷直流電機(jī)的無位置傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。該觀測器中不含有速度參數(shù)，速度的變化對控制系統(tǒng)的影響較小，尤其是在低速時運(yùn)行效果良好；利用Lyapunov穩(wěn)定性分析方法

4、證明了該觀測器的穩(wěn)定性。給出了一種新的定子電阻在線估計和直流母線電壓在線補(bǔ)償方法，以上方法可顯著削弱定子電阻變化和定子電壓計算不準(zhǔn)確對系統(tǒng)控制效果產(chǎn)生的影響。
　　再次，由于四開關(guān)逆變器的電壓利用率僅為六開關(guān)逆變器電壓利用率的一半，若采用四開關(guān)逆變器直接驅(qū)動逆變器故障后的無刷直流電機(jī)將影響其正常的工作狀態(tài)，為了增加逆變器的輸出能力應(yīng)提高直流鏈電壓以保證電機(jī)的工作狀態(tài)不變。為此，提出一種新型的 Z源網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為六開關(guān)逆變器故障拓?fù)?/p>

5、后的四開關(guān)逆變器提供足夠高的直流鏈電壓。詳細(xì)分析了SL-Γ-Z源逆變器的運(yùn)行特性，與傳統(tǒng)Z源逆變器和SL-Z源逆變器進(jìn)行了對比分析，重點(diǎn)分析了電容電壓應(yīng)力和電感電流應(yīng)力；提出了一種SL-Γ-Z源并網(wǎng)逆變器的單周期控制方法，并進(jìn)行了必要的穩(wěn)定性分析和提高。
　　最終，基于前面各章節(jié)的分析，為使六開關(guān)逆變器故障后不影響無刷直流電機(jī)的正常運(yùn)行，提出了采用 SL-Γ-Z源逆變器驅(qū)動無刷直流電機(jī)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法。研究了四開關(guān) SL-Γ-