基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统研究

摘要

近年来，多电及全电飞机已成为民用客机、军用战机的主要发展方向，采用电力作动器取代传统的液压、气动装置，大大减小了飞机的体积重量、提高了飞机的响应速度和可维修性，因此设计一套具有强容错能力、高输出性能、高功率密度的电驱动系统日益成为多电飞机发展的关键所在。容错技术能实现系统在发生一相或多相故障时，在可接受的性能指标下，继续安全稳定运行。
　　本文首先对各种容错拓扑进行比较分析，提出了基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统，该系统与传统的H桥驱动的系统相比大大减少了功率管数目，提高了系统的可靠性；同时对系统发生一相断路、短路故障时的故障辨识和故障处理进行了分析。然后针对系统中的一相故障，提出适用于该系统的三种容错控制方法，即恒定磁动势控制算法、最优电流控制算法和SVPWM容错控制算法，三种控制算法均能实现故障前后系统的输出性能基本不变，实现系统的容错控制。在此基础上，本文利用MATLAB软件建立了基于三种容错算法的仿真模型，并对系统断路、短路故障进行仿真分析。
　　本文设计了基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统的全数字控制平台，该实验平台以TI公司的TMS320F2812 DSP为控制核心，Lattice公司的CPLD-M4A5为综合故障处理单元，并采用三菱公司的IPM模块作为主功率单元。在硬件平台的基础上，采用C语言编写了系统的软件控制程序，包括故障辨识程序、控制算法程序等。然后对控制系统进行了软硬件的联调。
　　实验验证了三种容错控制算法对基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统容错控制的可行性和有效性。

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注释表

第一章 绪论

1.1引言

1.2永磁容错电机

1.3逆变器容错拓扑及其控制策略

1.4基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统

1.5本文的主要研究内容

第二章 基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统

2.1引言

2.2系统故障诊断和隔离

2.3控制系统的容错控制算法

2.4本章总结

第三章 基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统仿真

3.1概述

3.2恒定磁动势控制策略仿真

3.3最优电流控制策略仿真

3.4 SVPWM容错控制策略仿真

3.5本章总结

第四章 基于三相四桥臂的永磁容错电机控制系统实验

4.1概述

4.2恒定磁动势控制策略实验

4.3最优电流控制策略实验

4.4 SVPWM容错控制策略实验

4.5本章总结

第五章 控制系统软硬件设计

5.1概述

5.2硬件电路设计

5.3软件设计

5.4总结

第六章 总结与展望

6.1本章主要研究工作总结

6.2进一步工作的展望

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文