《高容錯開放式繞組永磁同步電機的控制機理及實現研究》是依託哈爾濱工業大學，由安群濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高容錯開放式繞組永磁同步電機的控制機理及實現研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：安群濤
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
傳統三相永磁同步電機驅動系統不具備容錯能力，在高安全性運行要求場合的套用受到了挑戰。新型開放式繞組電機系統因其電流控制自由度高、母線電壓利用率高、容錯能力強、易於多相化等優點具有很好的套用前景。作為一項新型的電機驅動技術，在分析理論、控制機理和套用技術等方面還存在亟待解決的問題。為了全面透徹分析開放式繞組永磁同步電機系統的運行原理和控制機理，引入用於分析四線性相關變數的超空間矢量理論，解決在經典空間矢量理論框架下零序變數無法分析和控制、系統性能差等問題。同時，為面向該系統在高安全性要求場合的急切套用需要，研究系統的容錯控制策略等套用技術。因此，本項目研究具有重要的理論和套用雙重價值，不僅是為解決電機驅動新問題所進行的理論拓展，也為推進開放式繞組電機系統的實用化進程提供理論和實驗基礎。
結題摘要
開放式繞組驅動是提高電機系統容錯能力和運行安全性的新思路，在電動汽車、多電飛機等領域具有廣闊的套用前景。本項目主要針對新型開放式繞組永磁同步電機驅動的分析與控制原理、雙逆變器調製策略、系統零序量抑制方法、故障診斷與容錯運行策略等開展了研究，主要結論如下： （1）建立了開放繞組永磁同步電機在abc坐標系和dq0坐標系下的數學模型。通過dq0坐標系下的數學模型可知，開放繞組永磁同步電機的d軸和q軸電流分別用於控制電機勵磁和轉矩，將傳統矢量控制套用到開放繞組永磁同步電機驅動系統中，採用雙逆變器供電，能夠獲得比傳統星接繞組永磁同步電機系統更為優異的調速特性。 （2）提出了雙逆變器的三種SVPWM調製策略：無零序電壓DI-SVPWM不引入零序電壓，其最大調製係數為1，並沒有使直流母線電壓得到充分利用；最大電壓範圍DI-SVPWM可以將調製係數提高到1.15，但會導致零序電壓；為抑制調製帶來的零序電壓，採用抑制零序電壓DI-SVPWM通過重新分配等效零矢量作用時間，使零序電壓在一個開關周期內的平均值為零。 （3）對開放繞組永磁同步電機系統零序電流的產生機理進行了分析，提出了相應的零序電流抑制策略。逆變器器件壓降、開關死區和電機非理想反電勢均會導致系統出現零序電壓，其中器件壓降和開關死區導致三次零序電壓，這些零序電壓作用於電機零序迴路，產生三次零序電流。通過在三相繞組中串聯共模扼流圈可以降低零序電流幅值，對於死區產生的零序電壓，提出了死區補償策略。非理想反電勢中諧波導致非零的零序反電勢，作用於零序迴路產生相應頻次的零序電流。通過在dq子空間和零序子空間分別構建電流閉環，提出了雙空間矢量控制策略，有效抑制了系統的零序電流。 （4）對逆變器故障診斷和系統容錯策略進行了研究，提出了基於混雜系統理論的逆變器功率管開路故障診斷方法，以及雙逆變器單相故障後的容錯運行策略。 本項目的研究成果將為進一步完善交流電機的分析與控制理論，促進開放式繞組電機系統的工程套用提供借鑑。
