高故障容限變頻器控制技術(shù)研究.pdf

1、變頻器與電機(jī)構(gòu)成的交流傳動系統(tǒng)進(jìn)入實用化階段已經(jīng)有近20年的歷史，隨著應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，該傳動系統(tǒng)也顯露出自身的一些缺陷。工作在惡劣工況中的變頻器發(fā)生故障的幾率較大，如開關(guān)管的開路、短路故障，傳感器的斷線故障等，這些故障會導(dǎo)致傳動系統(tǒng)無法正常運(yùn)行甚至停機(jī)。然而在諸如航空、航海及核工業(yè)這類的應(yīng)用領(lǐng)域中，異常停機(jī)會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至威脅人員安全。因而需要對傳動系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和容錯控制設(shè)計，在故障情況下保證系統(tǒng)安全容錯運(yùn)行。本文主要針對

2、速度傳感器和逆變器開關(guān)管進(jìn)行故障診斷和容錯控制。
　　針對速度傳感器故障，本文設(shè)計了硬件電路，對光電編碼器進(jìn)行故障診斷，并在診斷出故障后，采用模型參考自適應(yīng)法（MRAS）估計電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器矢量控制，保證系統(tǒng)容錯運(yùn)行。考慮到傳統(tǒng)的MRAS電壓參考模型存在積分漂移問題，本文對傳統(tǒng)MRAS法進(jìn)行了改進(jìn)，以電機(jī)本體作為參考模型來計算電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈實現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速估計，并通過仿真和實驗來驗證其可行性。
　　針對逆變器

3、開關(guān)管開路故障，本文利用平均電流Park矢量法對開關(guān)管進(jìn)行開路故障診斷，并定位故障開關(guān)管。診斷出開關(guān)管故障后，采用四開關(guān)三相逆變器方法進(jìn)行容錯控制。采用空間矢量控制時，逆變器的兩個直流母線電容會存在不均壓問題。課題針對母線電容不均壓的問題，進(jìn)行了母線電容的均壓補(bǔ)償方法設(shè)計，并通過仿真進(jìn)行驗證。
　　本文搭建了基于DS1104dSPACE的控制實驗平臺，該平臺可以模擬開關(guān)管開路故障、電壓和電流傳感器故障、速度傳感器故障等故障形式，采