由于永磁同步電機（permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有功率密度高、轉(zhuǎn)矩密度高、效率高等優(yōu)良特性,并且隨著稀土永磁材料性能的提高、成本的降低以及電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,使得PMSM在電動汽車、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。但是PMSM工作的環(huán)境比較惡劣,如高溫、潮濕等環(huán)境下,往往會導(dǎo)致PMSM發(fā)生故障。驅(qū)動系統(tǒng)開路故障是PMSM驅(qū)動系統(tǒng)中一種常見的故障,若不能及時地監(jiān)測到該種故障,很可能會導(dǎo)致電機系統(tǒng)的二次故障,甚至導(dǎo)致更大的經(jīng)濟損失。因此,對PMSM驅(qū)動系統(tǒng)進行故障診斷研究有著重大的科學(xué)意義和經(jīng)濟效益。而傳統(tǒng)的電機驅(qū)動系統(tǒng)開路故障診斷方法雖然較為成熟,但對設(shè)備安裝要求高、系統(tǒng)復(fù)雜,導(dǎo)致了成本增加。因此,研究一種新的、易操作的、節(jié)約成本的電機驅(qū)動系統(tǒng)開路故障診斷方法具有重要意義。近年來,模型預(yù)測控制技術(shù)因其結(jié)構(gòu)簡單、動態(tài)性能優(yōu)越,在電機驅(qū)動和控制領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。模型預(yù)測控制就是根據(jù)系統(tǒng)當前狀態(tài)和數(shù)學(xué)模型預(yù)測出系統(tǒng)未來的狀態(tài),再根據(jù)期望值進行在線尋優(yōu)的控制算法�，F(xiàn)階段,對基于常規(guī)控制（如矢量控制,直接轉(zhuǎn)矩控制等）的PMSM系統(tǒng)故障診... 

【文章來源】：安徽大學(xué)安徽省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

表貼式永磁體結(jié)構(gòu)圖

安徽大學(xué)碩士學(xué)位論文7電機轉(zhuǎn)子的內(nèi)部，又將其稱為凸極式，其結(jié)構(gòu)圖如圖2.2所示，凸極式電機制造工藝比較簡單，并且因為相鄰磁體之間氣隙不均勻，或者存在鐵鎳材料，導(dǎo)致磁阻的存在，從而使得交直軸的磁阻不同，即Ld≠Lq。圖2.1表貼式永磁體結(jié)構(gòu)圖圖2.2內(nèi)置式永磁體結(jié)構(gòu)圖2.1.2PMSM的工作原理按照使用功能的不同，永磁同步電機既可以作為發(fā)電機使用，也可以作為電動機使用，這二者是兩種截然不同的工作原理。如果將PMSM作為發(fā)電機使用，通過外部動能使得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，就會使得固定在轉(zhuǎn)子上的永磁體會隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)，并在電機內(nèi)部產(chǎn)生一種旋轉(zhuǎn)磁常三相繞組在磁場中做切割磁感線運動，通過磁生電的工作原理，繞組上會產(chǎn)生三相對稱電流，從而達到一種機械能向電能的轉(zhuǎn)化過程。如果將PMSM作為電動機使用，是先將繞在定子上的三相繞組通以三相對稱電流，或給定三相且互成120°對稱的三相電壓。由于繞組在定子的擺放位置存在角度差和三相電流的相位差，通過電生磁的原理，在電機內(nèi)部產(chǎn)生了交變旋轉(zhuǎn)磁場，這種磁場會和永磁體在內(nèi)部產(chǎn)生的固定磁場發(fā)生相互作用，從而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，將電能化為機械能。本課題此次利用的就是PMSM的電動機工作原理。2.1.3PMSM在同步旋轉(zhuǎn)坐標系dq軸下的數(shù)學(xué)模型由永磁同步電機的結(jié)構(gòu)可知，電機內(nèi)部的永磁體是固定在轉(zhuǎn)子上。當轉(zhuǎn)子在不停地運動時，電機內(nèi)部的磁場方向也在時刻發(fā)生著變化，這樣也就導(dǎo)致了PMSM在自然坐標系A(chǔ)BC軸下的數(shù)學(xué)模型復(fù)雜，難于解耦。于是眾多研究者為了便于控制器的設(shè)計，達到更好的控制PMSM的目的，把自然坐標系下復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型利用坐標變換原則轉(zhuǎn)換成兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標系下簡單的數(shù)學(xué)模型，將其模擬成直流電機控制系統(tǒng)。同步旋轉(zhuǎn)坐標系下，PMSM定子電壓方程可以表示為：

第二章PMSM的模型預(yù)測電流控制8qqeddddiLiwdtdLRiu(2.1))(fddeqqqqiLiwdtdLRiu(2.2)其中，d、q下標表示分別在d軸和q軸分量，u表示定子電壓，i表示定子電流，R表示定子電阻，L表示電感，Ψ表示定子磁鏈，we表示電角速度，Ψf表示永磁體磁鏈�？梢詮�(2.30)、(2.31)式中看出，在d-q軸坐標系下，PMSM定子電壓的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)實現(xiàn)了完全解耦。在同步旋轉(zhuǎn)坐標系d-q軸下，電磁轉(zhuǎn)矩方程可以表示為：])([23fqddqnLLiipTe(2.3)其中Pn為電機的極對數(shù)。在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下d-q軸，機電運動方程可以表示為：dtdwpJTTrnLe(2.4)其中，Te為電磁轉(zhuǎn)矩，TL為負載轉(zhuǎn)矩。2.2模型預(yù)測電流控制作用機理模型預(yù)測電流控制（ModelPredictivecurrentcontrol，MPCC）是一種發(fā)展迅猛的新型控制算法，具有顯著的優(yōu)點，比如它的概念直觀、易于建模、無需精確模型和復(fù)雜控制參數(shù)的設(shè)計，而且相比于模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制，又避過了權(quán)重系數(shù)設(shè)計問題。該算法就是根據(jù)當前系統(tǒng)的狀態(tài)對未來時刻運行狀態(tài)進行估計，然后進行滾動優(yōu)化，將優(yōu)化得到的值作用于下一個時刻的狀態(tài)，從而對系統(tǒng)進行更好的控制。MPCC算法控制策略可以用圖2.3表示。圖2.3模型預(yù)測電流控制簡圖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：2977303