永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)逆變器故障下的容錯運行研究.pdf

1、永磁同步電機體積小，功率密度大，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)控制簡單，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，因此被越來越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)，商業(yè)，交通運輸?shù)雀黝I(lǐng)域。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，系統(tǒng)安全可靠性也越來越被重視，特別是在一些重要場合。永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)采用逆變器供電，電機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)將電機與逆變器看作一個整體來進行控制，當(dāng)逆變器故障時意味整個調(diào)速系統(tǒng)失去運行能力，因此很有必要對逆變器故障

2、時系統(tǒng)的容錯運行進行深入研究。本論文對經(jīng)常出現(xiàn)的逆變器故障類型進行了分析，再通過各種容錯拓撲比較分析后選擇了既節(jié)約系統(tǒng)成本、又有較好性能的三相四開關(guān)系統(tǒng)作為容錯后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。然后對三相四開關(guān)永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的運行進行了研究，并采用空間矢量調(diào)制(SVM)方案來優(yōu)化系統(tǒng)性能，最后實現(xiàn)了逆變器故障時從六開關(guān)到四開關(guān)系統(tǒng)的切換和不間斷運行。 論文主要工作包括： 1．電壓空間矢量重定義。直接轉(zhuǎn)矩控制是基于對合適電壓矢量

3、的選擇施加而實現(xiàn)的。從六開關(guān)逆變器供電的系統(tǒng)到四開關(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。本論文在對三相四開關(guān)逆變器供電系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)進行深入分析的基礎(chǔ)上，對不同開關(guān)狀態(tài)下的相電壓進行推導(dǎo)從而實現(xiàn)對四開關(guān)逆變器下電壓空間矢量重新定義，為進一步的研究打下基礎(chǔ)。 2．推導(dǎo)出新的開關(guān)表，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)三相四開關(guān)運行的仿真和實驗研究。在電壓空間矢量重定義的基礎(chǔ)上通過對磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制機理的分析得到了新的開關(guān)表，

4、并以此為基礎(chǔ)對系統(tǒng)進行建模、仿真分析。然后搭建硬件系統(tǒng)進行了實驗研究，試驗結(jié)果證明三相四開關(guān)系統(tǒng)作為容錯后系統(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。然后針對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩脈動大這一問題引入SVM方案，首先對各種SVM DTC方案進行了仿真分析，然后選擇最優(yōu)方案進行了實驗研究，結(jié)果驗證了此方案可以極大的抑制轉(zhuǎn)矩脈動，提高系統(tǒng)性能。 4．最后對系統(tǒng)從三相六開