高故障容限變頻器控制技術研究.pdf

1、變頻器與電機構成的交流傳動系統(tǒng)進入實用化階段已經有近20年的歷史，隨著應用領域的拓寬，該傳動系統(tǒng)也顯露出自身的一些缺陷。工作在惡劣工況中的變頻器發(fā)生故障的幾率較大，如開關管的開路、短路故障，傳感器的斷線故障等，這些故障會導致傳動系統(tǒng)無法正常運行甚至停機。然而在諸如航空、航海及核工業(yè)這類的應用領域中，異常停機會造成巨大的經濟損失，甚至威脅人員安全。因而需要對傳動系統(tǒng)進行故障診斷和容錯控制設計，在故障情況下保證系統(tǒng)安全容錯運行。本文主要針對

2、速度傳感器和逆變器開關管進行故障診斷和容錯控制。
　　針對速度傳感器故障，本文設計了硬件電路，對光電編碼器進行故障診斷，并在診斷出故障后，采用模型參考自適應法（MRAS）估計電機轉速，實現感應電機無速度傳感器矢量控制，保證系統(tǒng)容錯運行?？紤]到傳統(tǒng)的MRAS電壓參考模型存在積分漂移問題，本文對傳統(tǒng)MRAS法進行了改進，以電機本體作為參考模型來計算電機的轉子磁鏈實現電機的轉速估計，并通過仿真和實驗來驗證其可行性。
　　針對逆變器

3、開關管開路故障，本文利用平均電流Park矢量法對開關管進行開路故障診斷，并定位故障開關管。診斷出開關管故障后，采用四開關三相逆變器方法進行容錯控制。采用空間矢量控制時，逆變器的兩個直流母線電容會存在不均壓問題。課題針對母線電容不均壓的問題，進行了母線電容的均壓補償方法設計，并通過仿真進行驗證。
　　本文搭建了基于DS1104dSPACE的控制實驗平臺，該平臺可以模擬開關管開路故障、電壓和電流傳感器故障、速度傳感器故障等故障形式，采