双余度永磁同步电动机控制系统研究

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1、双余度永磁同步电动机控制系统研究ResearchofControlSystemforDual-RedundancyPermanentMagnetSynchronousMotor（国家自然科学基金资助项目：51377114）学科专业：电气工程作者姓名：张博指导教师：陈益广教授天津大学电气自动化与信息工程学院二〇一七年十二月摘要本文主要围绕国家自然科学基金项目资助的“各相绕组间低热耦合无电磁耦合的双余度永磁同步电动机”的控制系统展开研究。主要围绕双余度永磁同步电机矢量控制系统软硬件进行研究，重点研究了双余度永磁同步电机发生匝间

2、短路后的转矩脉动抑制问题。同时研究了逆变器驱动双余度永磁同步电机的死区补偿问题。首先，针对本课题组提出的双余度永磁同步电动机没有互感的独特之处，建立了新型双余度电机的数学模型。采用id=0的控制策略，在MATLAB/Simulink中搭建了新型双余度电机矢量控制系统。采用电流环、速度环双闭环控制策略，将速度调节器的输出分别作为两套绕组的交轴电流给定值。其次，针对逆变器驱动双余度永磁同步电机由于逆变器死区的影响造成双余度永磁同步电机电流波形发生畸变这一问题，提出了一种基于电机电流极性判断的逆变器死区补偿策略。再次，针对双余度

3、永磁同步电机出现匝间短路故障后作单余度运行时，由于短路线圈与永磁转子相互作用产生二倍频转矩脉动，本文提出了采用改进自适应比例谐振控制器（ProportionalResonantControl，PR）抑制双余度永磁同步电动机线圈匝间短路电磁转矩脉动的策略。线圈出现短路故障转入单余度运行时，将PR控制器与具有比例积分（ProportionalIntegral，PI）特性的转速调节器并联，有效地抑制线圈匝间短路产生的2倍电源频率的交变电磁转矩，使得电机转速更加平稳。最后，搭建以数字处理芯片（DigitalSignalProces

4、sing，DSP）TMS320F2812为主控芯片的硬件系统。关键词：双余度永磁同步电机，匝间短路故障，转矩脉动，死区补偿IABSTRACTThispapermainlystudiesthecontrolsystemof"dual-redundancypermanentmagnetsynchronousmotor(DRPMSM)withweakthermalcouplingandnoelectromagneticcoupling"whichisfundedbytheNationalNaturalScienceFoundat

5、ionofChina.ThispaperfocusesonthehardwareandsoftwareofthevectorcontrolsystemoftheDRPMSM,andmainlystudiesthetorqueripplesuppressionstrategiesoftheDRPMSMafterinter-turnshortcircuit.Atthesametime,theproblemofdead-zonecompensationofinverter-drivenDRPMSMisstudied.Firsto

6、fall,themathematicalmodeloftheDRPMSMproposedbyourgroupwithweakthermalcouplingandnoelectromagneticcouplingisestablished.Usingid=0controlstrategy,thevectorcontrolsystemoftheDRPMSMisbuiltinMATLAB/Simulink.TheDRPMSMadoptscurrentandspeeddoubleclosed-loopcontrolstrategy

7、.Theoutputofthespeedregulatoristakenasthecross-axiscurrentreferencevaluesofthetwosetsofwindingsrespectively.AimingattheproblemthatthecontrolsystemofDRPMSMdrivenbyinverterisdistortedduetotheeffectofdeadzone,thecurrentwaveformofdual-redundancypermanentmagnetsynchron

8、ousmotorisdistorted.Basedoncurrentpolarityjudgmentofpermanentmagnetsynchronousmotor,thedeadzonecompensationstrategyofinverterisproposed.Secondly,inthesi