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五相永磁同步电机新型预测容错控制策略研究

卢健  
【摘要】:永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)由于其自身拥有的构造简单、效率高、响应迅速、体积小、噪声污染低等诸多特点,逐渐发展成为了船舶、航空航天、新能源电动汽车等相关技术领域的应用和研发热点,而永磁同步电机的设计和控制的方法也逐渐成为了当代电机学者的热门课题和研究方向。传统的模型预测控制虽然具有建模方便、控制思想简单、动态控制性能较好等诸多优点,但是其仍然普遍存在着备选电压矢量过多、计算量大、电压矢量方向和幅值固定等一些问题,并且缺少其在五相永磁同步电机控制方法里的拓展。本文为了解决传统的模型预测电流控制计算量大、筛选电压次数过多、电压矢量方向幅值不可调以及缺少在五相永磁同步电机容错控制方法中的实际应用的问题,以五相永磁同步电机为研究的对象,采用电压矢量扇区选择,从筛选出的目标扇区中择优选择三个基本电压矢量合成最优的期望电压矢量,该期望电压矢量能覆盖该扇区的所有面积,通过将五相空间电压矢量10个扇区的期望电压矢量作为备选电压矢量代入价值函数的方法,从而筛选出目标电压作用于逆变器。同时针对五相永磁同步电机故障下的容错控制策略,推断出单相及两相故障下的五相永磁同步电机新型三矢量模型预测电流容错策略,该方法能有效的解决故障模式下电机输出转矩波动大、筛选优化过程计算量大的问题。为了验证本课题所提出的五相永磁同步电机故障下的新型三矢量模型预测电流控制策略在提高电机转矩输出稳态性能方面的效果,本文在Matlab仿真环境下进行了实验研究。实验结果证明五相永磁同步电机故障下新型模型预测电流控制能够有效减少处理器计算量、提高系统的动态响应,使其处于缺相状态时同样具有拥有稳定的输出转矩,提升了系统的安全性和稳定性。


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