基于開繞組的五相FTFSCW-IPM驅(qū)動系統(tǒng)故障分析及診斷研究.pdf

1、隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，發(fā)展電動汽車將是實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型及可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。電機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心，永磁同步電機(jī)因其自身優(yōu)勢成為新一代電動汽車研制的首選方案。其中永磁容錯電機(jī)不僅具備永磁電機(jī)功率密度高、輸出性能好的優(yōu)點(diǎn)，還擁有對電機(jī)本體及控制系統(tǒng)斷路、短路故障的強(qiáng)容錯能力，已成為電動汽車動力驅(qū)動研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
　　本文首先闡述了課題的研究背景及意義，介紹了多相容錯電機(jī)和開繞組電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。對文

2、中研究對象FTFSCW-IPM電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理和特性進(jìn)行了分析;設(shè)計(jì)了五相開繞組FTFSCW-IPM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)物理隔離與電隔離;對五相開繞組FTFSCW-IPM電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的建模分析，建立了系統(tǒng)在五相abcde靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。
　　論文對五相開繞組FTFSCW-IPM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行研究，其中包括電機(jī)矢量控制和共模電壓抑制。針對單電源雙逆變器系統(tǒng)中存在的共模電壓問題，通過對五相開繞組

3、系統(tǒng)基本輸出電壓矢量、共模電壓產(chǎn)生機(jī)理的分析，根據(jù)合適矢量的選擇來抑制共模電壓。探究兩逆變器之間的開關(guān)序列關(guān)系，引入4π/5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)矩陣，研究了一種基于旋轉(zhuǎn)矩陣且具有單逆變器調(diào)制特點(diǎn)的雙逆變器調(diào)制方法。
　　對五相開繞組FTFSCW-IPM電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷控制策略進(jìn)行研究，針對匝間短路故障，提出了一種基于零序電壓的故障診斷方法，能夠在某一特定運(yùn)行工況下判斷出匝間短路故障的發(fā)生，并近似地估算出相應(yīng)的故障程度;針對逆變器故障，

4、通過電流歸一化處理排除電機(jī)運(yùn)行工況的影響，通過兩個(gè)診斷變量來實(shí)現(xiàn)故障定位。此外，將上述故障綜合考慮，介紹了電機(jī)滯環(huán)缺相故障容錯方法，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)優(yōu)化控制、故障診斷及容錯運(yùn)行的集成化設(shè)計(jì)。
　　論文基于Matlab/Simulink建立了系統(tǒng)仿真模型，基于dSPACE1104控制器構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)平臺，對系統(tǒng)的動穩(wěn)態(tài)運(yùn)行以及共模電壓抑制、匝間短路故障嚴(yán)重程度檢測、逆變器單管故障及橋臂故障檢測和電機(jī)缺相容錯控制策略的可行性和有效性進(jìn)行了仿真研