摘要
随着科技的不断高速发展，电机驱动控制系统作为现代化工业生产中的重要环节受到国内外学者的广泛关注与研究。多相永磁同步电机由于具备转矩脉动低、功率密度高、效率高、容错能力强等长处，在可靠性要求较高的领域具有广阔的应用前景。现代控制理论不断发展以及电力电子技术快速向前，电机驱动系统从传统三相供电网络的制约中脱离出来，多相永磁同步电机由于定子绕组相数的增加，驱动系统的控制自由度增加，设计灵动性也相应地得到了提升。多相电机驱动系统发生故障，使系统不能稳定运行，对工业生产会产生严重威胁，从而对发生故障后所采取的容错控制策略研究变得极为重要。因此，本文以五相永磁同步电机为研究对象，对其驱动系统正常运行以及发生故障后容错运行的控制策略进行研究。 首先，对多相电机及其控制策略以及多相电机容错控制技术的发展与概况进行了概括与阐述，从而确定本文对五相永磁同步电机驱动系统进行分析与研究。建立五相永磁同步电机自然坐标系下数学模型，根据所得到拓展后的五相电机系统下的坐标变换矩阵，建立旋转坐标系下数学模型；搭建五相永磁同步电机驱动控制框图，确定了五相永磁同步电机处于正常运行的情况下，采用基于空间矢量脉宽调制技术的矢量控制策略；对五相电压型逆变器拓扑结构下的空间电压矢量进行研究与分析，为了使电机运行时的谐波含量较小，从而使电机运行更加稳定，采用相邻四矢量空间矢量脉宽调制方法实现其矢量控制策略。 其次，以电机故障前后磁动势不变为原则，计算得到五相永磁同步电机单相开路故障后容错电流表达式，然后通过剩余相空间矢量的位置关系，可以得到单相开路故障后重构的空间电压矢量表达式，从而实现目标矢量的合成，进而实现基于空间矢量脉宽调制技术下单相开路故障后的容错控制策略。 最后，为实现电机驱动系统机电能量的平稳转换，构建五相永磁同步电机发生相邻两相开路故障情况下的降阶变换矩阵，根据降阶变换矩阵对空间电压矢量进行重构，利用空间矢量脉宽调制技术实现两相开路故障后的容错控制，并且与传统电流滞环跟踪脉宽调制控制方式对比分析可知，基于空间矢量脉宽调制技术的容错控制策略更为优越。
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