基于三次諧波注入的五相永磁同步電機(jī)控制策略研究.pdf

1、為緩解日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染和能源枯竭問題，電動汽車因其綠色環(huán)保的特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生并受到了廣泛關(guān)注，永磁同步電機(jī)作為電動汽車的核心部件，人們對其安全可靠性要求愈發(fā)嚴(yán)格，要求其具有足夠的容錯能力在故障發(fā)生后仍能無擾運(yùn)行。多相電機(jī)相比于傳統(tǒng)的三相電機(jī)容錯能力大大提高，并具有高功率密度和低轉(zhuǎn)矩波動，更高的轉(zhuǎn)速范圍和過載能力等優(yōu)良性能，因此本文著眼于五相永磁同步電機(jī)，對其控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。
　　首先，對電機(jī)正常運(yùn)行時的控制策略進(jìn)行研究。推導(dǎo)出

2、同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)模型，并以此為基礎(chǔ)根據(jù)空載氣隙磁場是否正弦，提出了單空間和雙空間兩種矢量控制策略，在Simulink中搭建五相電機(jī)控制系統(tǒng)的仿真模型驗證控制策略的可行性。通過三次諧波注入的方法提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，并在電流有效值約束、幅值約束和轉(zhuǎn)矩?fù)p耗比約束三種情況下設(shè)計三次諧波電流的最佳注入率，在有限元軟件中對三種注入率下電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和損耗進(jìn)行對比分析。
　　其次，研究用于五相半橋逆變器的脈寬調(diào)制算法。和三相電機(jī)SVPWM方

3、法進(jìn)行類比，推導(dǎo)相鄰四矢量脈寬調(diào)制方法（NFV-SVPWM）的實(shí)現(xiàn)過程并提出一種與之等效的注入零序分量的基于載波脈寬調(diào)制方法（ZI-CPWM），同時將ZI-CPWM進(jìn)行拓展使之應(yīng)用于三次諧波注入的雙空間矢量控制中，在Simulink中對兩種PWM方法進(jìn)行仿真驗證。
　　然后，研究五相電機(jī)一相開路故障下的容錯控制策略?；谖逑嚯姍C(jī)一相開路狀態(tài)下的解耦矩陣和數(shù)學(xué)模型，在銅損最小和電流幅值相等兩種約束條件下對零序分量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，建立開

4、路故障下的解耦矢量控制模型；在考慮空載氣隙磁場非正弦的情況下，推導(dǎo)三次諧波空間的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用注入三次諧波電流的方法消除二、四次轉(zhuǎn)矩脈動，同時根據(jù)不同的約束條件實(shí)現(xiàn)銅損最小和電流幅值相等的控制，最后利用有限元仿真對提出的四種容錯策略進(jìn)行對比。
　　最后，對控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計，其中包括了功率驅(qū)動單元和以DSP芯片TMS320F28335為核心的控制單元，同時進(jìn)行軟件設(shè)計和程序編寫。搭建實(shí)驗平臺對本文所提出的PWM方法，矢量控制策略