永磁同步电机驱动系统故障运行控制策略研究

作     者：缪伟 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹鑫

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步电机 功率器件开路故障 三相四桥臂 故障辨识 容错控制 

摘      要：在永磁同步电机调速系统中,功率器件开路属于发生频次较高但不易被察觉的一类故障,故障后系统控制精度降低,输出性能下降,剩余功率器件应力增加。为降低故障传染风险,保障系统安全可靠运行,本文围绕功率器件的开路故障辨识和容错控制算法展开研究。首先,利用马尔科夫模型定量计算三相桥式拓扑和三相四桥臂拓扑的可靠性,验证了三相四桥臂逆变器的容错能力对系统可靠性提升的意义。其次,分开机自检和在线运行两个阶段分别提取功率器件故障特征信号,力求快速、准确实现故障诊断。针对开机状态,基于注入三个固定占空比矢量后三相相电流响应,可判别功率器件健康情况;针对在线运行状态,基于工程实践中常用的电流平均值法诊断时间长、变速变载适应性差的缺陷,提出了两种故障在线诊断策略。为对比以上算法的诊断速度等性能,基于MATLAB/Simulink搭建模型进行仿真分析并基于样机平台开展了实验验证。最后,基于三相四桥臂拓扑研究系统重构容错控制技术,理论分析在保持输出性能恒定的目标下,健康相和第四桥臂的电流幅值与相位变化,仿真不同时刻切入容错策略对相电流冲击的影响,并利用CPLD的逻辑综合能力隔离故障相、激活第四桥臂,实验验证了该容错算法的可行性和有效性。