PDF《容错逆变器 P》

? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.

All rights reserved. http://www.cnki.net 第14卷第4期 2010年 4月 电机与控制学报EL ECTR IC MACH IN ES AND CON TROL Vol114 No14 Apr .

2010 容错逆变器 P M S M 无位置传感器控制系统 赵克 , 安群涛 , 孙力 , 叶伟 (哈尔滨工业大学 电气工程系 , 黑龙江 哈尔滨 150001) 摘要:为了提高系统的可靠性 ,针对系统中的功率管和位置传感器等脆弱环节 ,提出一种容错逆 变器 - 永磁同步电动机无位置控制系统结构.系统中的逆变器采用容错拓扑结构 ,由四开关实现 逆变器器件开路故障后的容错运行 ;

自适应滑模观测器用于估算电机转子位置和转速 ,实现永磁同 步电动机的无位置传感器控制.为减少四开关逆变器的输出谐波 ,对其 SVPWM 控制策略进行研 究分析.对故障前后运行状况进行对比 ,仿真和实验结果证明所提出系统能够实现功率管开路故 障后的可靠运行. 关键词 :永磁同步电动机 ;

容错逆变器 ;

三相四开关 ;

无位置传感器 ;

自适应滑模观测器 中图分类号 : T M

351 文献标志码 : A 文章编号 : 1007- 449X (2010) 04- 0025-

06 Fault2tolerant i nverter permanent magnet synchronous motor position sensorless control system ZHAO Ke, AN Qun2tao, SUN L i, YE W ei (Depart ment of Electrical Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) Abstract: In order to i mprove reliability, a new fault2tolerant inverter based permanent magnet synchro2 nous motor ( PMS M) position sensorless control system is proposed to avoid fragile parts of power compo2 nents and position sensor . The fault2tolerant inverter topologywas adopted and its four s witcheswere used to maintain running when an open2s witch fault happened. Sensorless control of P MS M was implemented by means of an adaptive sliding mode observer ( S MO ). Space vector pulse width modulation of four2 s witch inverter was studied in order to reduce harmonic. Operating conditions of the system both before and after faults were analyzed and compared by simulations and experiments . The simulation results as well as experimental ones illustrate that the proposed structure and method can realize reliably operation of the system after open2circuit faults in s witches . Key words:permanentmagnet synchronousmotors;

fault2tolerant inverter;

three2 phase four - s witch;

po2 sition sensorless control;

adaptive sliding mode observer 收稿日期 :

2008 -

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20 基金项目 : 国家自然科学基金 (50477009) 作者简介 : 赵克(1973―) ,男 ,博士 ,讲师 ,研究方向为电机控制和风力发电 ;

安群涛 (1984―) ,男 ,博士研究生 ,研究方向为交流伺服系统及故障诊断 ;

孙力(1960―) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,研究方向为电机控制、 风力发电及电磁兼容 ;

叶伟(1984―) ,男 ,硕士研究生 ,研究方向为电力电子与电机驱动. .

0 引言永磁同步电动机以其优越的调速性能得到了广 泛研究和应用 ,为了降低成本、 解决机械位置传感器 安装困难、 环境适应能力及可靠性差等问题 ,无位置 传感器控制技术成为人们关注的热点 [

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2 ] .电压源 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 逆变器 ( voltage source inverter,VSI)是永磁同步电动 机控制系统中最常采用的功率变换器.然而 ,其中 的功率半导体器件及其控制电路是最易发生故障的 薄弱环节 ,其可靠性问题一直没有得到有效解决. 最新研究表明 :变频调速系统中功率变换器的故障 占整个驱动系统故障的