学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高故障容限变频器控制技术研究

作　者: 李世明
导　师: 于泳
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 变频器故障诊断容错控制速度传感器开关管
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 49次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

变频器与电机构成的交流传动系统进入实用化阶段已经有近20年的历史,随着应用领域的拓宽,该传动系统也显露出自身的一些缺陷。工作在恶劣工况中的变频器发生故障的几率较大,如开关管的开路、短路故障,传感器的断线故障等,这些故障会导致传动系统无法正常运行甚至停机。然而在诸如航空、航海及核工业这类的应用领域中,异常停机会造成巨大的经济损失,甚至威胁人员安全。因而需要对传动系统进行故障诊断和容错控制设计,在故障情况下保证系统安全容错运行。本文主要针对速度传感器和逆变器开关管进行故障诊断和容错控制。针对速度传感器故障,本文设计了硬件电路,对光电编码器进行故障诊断,并在诊断出故障后,采用模型参考自适应法(MRAS)估计电机转速,实现感应电机无速度传感器矢量控制,保证系统容错运行。考虑到传统的MRAS电压参考模型存在积分漂移问题,本文对传统MRAS法进行了改进,以电机本体作为参考模型来计算电机的转子磁链实现电机的转速估计,并通过仿真和实验来验证其可行性。针对逆变器开关管开路故障,本文利用平均电流Park矢量法对开关管进行开路故障诊断,并定位故障开关管。诊断出开关管故障后,采用四开关三相逆变器方法进行容错控制。采用空间矢量控制时,逆变器的两个直流母线电容会存在不均压问题。课题针对母线电容不均压的问题,进行了母线电容的均压补偿方法设计,并通过仿真进行验证。本文搭建了基于DS1104dSPACE的控制实验平台,该平台可以模拟开关管开路故障、电压和电流传感器故障、速度传感器故障等故障形式,采用两台1.1kW异步电机对拖方式加载。在该实验平台上进行的系统实验验证了本文所述方法的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 国内外变频器的发展现状  9-10
    1.2.1 国外现状  9-10
    1.2.2 国内现状  10
  1.3 变频器的发展趋势  10-11
  1.4 故障诊断和容错控制技术研究现状  11-12
  1.5 本文主要研究内容  12-14
第2章感应电机数学模型及SVPWM 控制方法  14-24
  2.1 感应电机数学模型及坐标变换  14-18
    2.1.1 感应电机数学模型  14-16
    2.1.2 感应电机坐标变换  16-18
  2.2 感应电机的SVPWM 控制方法  18-23
    2.2.1 感应电机在两相旋转坐标系上的数学模型  18-19
    2.2.2 空间矢量PWM 原理与实现  19-23
  2.3 基于SVPWM 的感应电机变频调速系统  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章速度传感器故障诊断和容错控制  24-40
  3.1 速度传感器故障检测  24-28
    3.1.1 故障检测电路  24-26
    3.1.2 速度传感器故障诊断仿真结果  26-28
  3.2 无速度传感器矢量控制  28-39
    3.2.1 基于传统MRAS 的感应电机速度估计  28-33
    3.2.2 带高通滤波器的磁链观测器  33-34
    3.2.3 采用低通滤波器及磁链补偿的磁链观测器  34-35
    3.2.4 以电机为参考模型的自适应控制  35-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章开关管故障诊断与容错控制  40-55
  4.1 开关管的故障诊断  40-46
    4.1.1 平均电流Park 矢量法原理  41-43
    4.1.2 仿真分析  43-46
  4.2 开关管故障的容错处理  46-54
    4.2.1 四开关三相逆变器  47-51
    4.2.2 仿真分析  51-54
  4.3 本章小结  54-55
第5章硬件平台介绍及实验验证  55-63
  5.1 硬件平台介绍  55-58
  5.2 实验验证  58-62
    5.2.1 速度传感器故障容错实验验证  58-60
    5.2.2 逆变器开关管故障诊断实验验证  60-62
  5.3 本章小结  62-63
结论  63-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  69-71
致谢  71-72
附录  72-73

高故障容限变频器控制技术研究

内容摘要

全文目录

相似论文