论文部分内容阅读
磁场调制式永磁容错电机(Flux-Modulation Permanent-Magnet,FMPM)是一类基于磁场调制原理运行的新型永磁容错电机。该电机结合了FMPM电机高转矩密度和容错电机高可靠性的优点,在需要高转矩密度和高可靠性的场合具备一定的应用前景。本文以一台五相FMPM容错电机为研究对象,重点研究了该电机的矢量控制系统及容错控制策略,提出了改进式五相空间电压矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)容错控制方法,仿真和实验验证了理论分析的正确性。本文主要研究内容如下:1、分析了FMPM容错电机的结构特点、磁场调制原理和静态特性。在三种不同坐标系下推导其数学模型和电压方程,并对各数学模型之间的坐标变换关系进行了详细推导和说明,为后续正常状态和单相开路故障容错状态矢量控制研究奠定了基础。2、基于电机正常状态下的SVPWM控制算法,研究了FMPM容错电机在基速区和弱磁区的特性。在基速区,采取直轴电流为零的控制策略,在弱磁区,采用一种基于母线电压和反电势差值判断弱磁时刻的弱磁控制策略,参数计算和Matlab/Simulink仿真结果验证了正常状态下SVPWM控制算法的准确性。3、基于FMPM容错电机发生单相开路故障状态,推导和分析适用于该类电机的一般性五相SVPWM容错控制理论,提出一种改进式SVPWM容错方法,与传统SVPWM容错方法相比,该方法可有效提升母线电压利用率,抑制电流谐波。理论分析和仿真结果验证了该容错控制算法的正确性。4、基于数字信号处理器搭建FMPM容错电机实验测试平台,并进行其软硬件系统设计,包括硬件驱动电路设计和系统控制程序设计,开展正常状态下的基速区实验和弱磁实验以及单相开路故障状态下的容错实验。根据实验结果,最终验证了FMPM容错电机正常和故障容错状态下五相SVPWM矢量控制策略的有效性和可实施性。