摘要: 随着石油危机以及气候环境的恶化,电动汽车凭借低排放、高效率的特点得到了人们的重视,并迅速推广开来.与传统燃油汽车不同,电机及其驱动系统是电动汽车最重要的部件,并决定着电动汽车性能的好坏.传统永磁同步电机以及异步电机已经在大量电动汽车上得... 展开 随着石油危机以及气候环境的恶化,电动汽车凭借低排放、高效率的特点得到了人们的重视,并迅速推广开来.与传统燃油汽车不同,电机及其驱动系统是电动汽车最重要的部件,并决定着电动汽车性能的好坏.传统永磁同步电机以及异步电机已经在大量电动汽车上得到了应用,但是随着人们对汽车安全性以及稳定性提出的要求越来越高,传统三相电机的应用前景在一定程度上受到限制.将传统三相永磁电机定子绕组的中性点打开得到的开绕组永磁同步电机(简称开绕组电机),不仅具有高效率、体积小的特点,采用双逆变器驱动的拓扑结构还具有一定的容错能力,因此研究开绕组电机的控制策略以及故障下的容错运行具有重要的现实意义. 首先,本文介绍了开绕组永磁同步电机驱动系统常采用的几种拓扑结构,并根据电动汽车实际情况,选择单电源结构供电的拓扑系统为本文研究对象.为更好理解开绕组电机的工作特点,基于传统永磁同步电机的数学模型,研究了开绕组电机在不同坐标系的数学模型,同时确定以SVPWM作为开绕组电机控制方式. 其次,通过对传统三相SVPWM控制策略进行分析,将矢量控制应用在双逆变器拓扑结构下.由于单电源供电的拓扑结构易受到共模电压以及零序电流的影响,本文分析了不同开关组合输出共模电压的大小,通过基于旋转坐标系下的矢量调制区间对共模电压进行了有效抑制. 然后,针对逆变器最常出现的功率器件损坏这一故障,研究了开绕组电机在故障下的容错运行.提出了基于磁动势等效的两相SPWM容错运行,实现了基于双逆变器开关矢量冗余的SVPWM容错运行;为了解决容错运行下共模电压过大的问题,根据旋转坐标系下各功率器件的开关状态,提出异相桥臂互联的三相SVPWM容错控制,仿真实验表明本文提出的容错方案能够维持电机在功率器件故障下的稳定运行. 最后,本文基于单片机STM32搭建了开绕组电机驱动系统的硬件平台,并对驱动系统中的关键部分进行了介绍;通过对实验结果分析证明了本文提出控制方案的正确性. 收起