【摘 要】
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五相永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有功率密度高、转矩脉动低、容错能力强等优点,在不增加额外硬件的基础上加入合适的容错控制策略,就能实现故障后的平稳运行。然而,机械位置传感器较脆弱,易发生故障。当PMSM发生开路故障后,若机械位置传感器也发生了故障,即使采用这些容错控制策略,也无法实现该故障电机的平稳运行。因此,为进一步提高PMSM运
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五相永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）具有功率密度高、转矩脉动低、容错能力强等优点,在不增加额外硬件的基础上加入合适的容错控制策略,就能实现故障后的平稳运行。然而,机械位置传感器较脆弱,易发生故障。当PMSM发生开路故障后,若机械位置传感器也发生了故障,即使采用这些容错控制策略,也无法实现该故障电机的平稳运行。因此,为进一步提高PMSM运行的可靠性和安全性,本文研究了适用于电机故障状态下的无位置控制技术,提出了基于转子磁链观测器的转子位置观测器,并和基于负载扰动观测器的滑模控制（sliding mode control based on load disturbance observer,LDO-SMC）策略相结合,实现了PMSM开路故障下高性能无位置运行。本文主要研究内容如下:（1）建立了正常状态下的五相PMSM数学模型,推导出了单相开路故障下的解耦变换矩阵,并且构建了故障电机解耦模型。（2）根据五相PMSM故障解耦模型,设计了基于指数趋近律的滑模观测器（sliding mode observer,SMO）,用于观测反电势。为抑制所观测反电势中的噪声干扰,尤其是直流偏置和低频扰动,设计了改进型二阶广义积分器（improved second-order generalized integrator,ISOGI）以获取基波转子磁链。采用锁相环（phase-locked loop,PLL）技术从转子磁链中提取出转子位置及转速信息。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。（3）为抑制负载扰动对基于无位置传感器的PMSM在开路故障情况下调速性能的影响,设计了负载扰动观测器,并将观测出的负载扰动引入至滑模控制中。最后,搭建仿真模型验证了该策略的抗扰性能。（4）搭建了五相PMSM驱动控制系统实验平台,对基于转子磁链观测器的无位置容错控制策略进行了稳态、动态实验,验证了本文所提策略的可行性。
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