永磁容错电机的直接转矩控制

电力作动系统具有结构简单、响应速度快、控制灵活、能耗低、易于自动化管理等优点,在多数场合下,电力作动系统将逐步取代液压和机械作动系统。传统电力作动系统中采用的电机不具备故障容错功能,在实际苛刻环境下运行容易引发重大灾难事故,造成人员与经济损失。永磁容错电机由于其容错性和高可靠性,在航空航天,潜艇和电动汽车等特殊领域受到广泛关注,成为当前的研究热点。然而,国内对永磁容错电机及其控制技术的研究刚刚起步,对基于动态模型下的六相永磁容错电机控制方法的研究更是一片空白,不断探索对永磁容错电机的控制方法,具有重要理论和实际意义。 在深入研究坐标变换原理的基础上,本文将六相永磁容错电机的数学模型从六相静止坐标系变换到两相旋转坐标系,实现了电机的解耦。然后利用Matlab/Simulink工具箱建立了六相永磁容错电机的模型。之后,在透彻了解了直接转矩控制方法及其H桥逆变器的优越性后,将其运用到了六相永磁容错电机的控制当中,并在MATLAB中建立了六相永磁容错电机直接转矩控制系统仿真模型。最后,对电机在无故障运行,电机一相、两相同时开路,三相同时开路,以及三相不同时刻开路四种情况进行了仿真研究。仿真研究表明,当电机出现以上故障时,通过自动调整剩余相电流,可使得转矩波动小,转速稳定,磁链接近圆形。 与传统的永磁容错电机控制方法相比,本文研究的直接转矩控制方法可以实现在电机发生故障时无需增加硬件结构和调整控制策略就能保证电机的稳定运行的功能。这样不仅减小了系统成本,简化了控制系统,而且加快了系统响应速度,提高了系统稳定性。本文为基于动态数学模型的永磁容错电机的研究奠定了基础,也为进一步的实验研究提供了重要的技术参数和理论依据。