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研究生: 陳冠榮
Guan-Rong Chen
論文名稱: 六相永磁式同步電動機正常運轉與故障後驅動系統之研製
Development of Normal and Post-fault Control Systems for Six-phase Permanent-magnet Synchronous Motor Drives
指導教授: 黃仲欽
Jonq-Chin Hwang
口試委員: 葉勝年
Sheng-Nian Yeh
吳瑞南
Ruay-Nan Wu
王順源
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 76
中文關鍵詞: 六相八臂型永磁式同步電動機故障後控制
外文關鍵詞: six-phase eight-arm type permanent-magnet synchr, post-fault control
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  • 本文旨在研製六相八臂型永磁式同步電動機的驅動系統及其故障時之控制策略。文中採用Matlab/Simulink作為系統平台,且利用編碼元件偵測轉子角位置,以決定三相abc及xyz座標系統下之電流命令。本文所提出之六相永磁式同步電動機故障後控制策略,係針對其abc或xyz三相繞組中任一相斷線故障後,皆可由另二相繞組電流配合中心點所屬臂功率級電晶體的操作,並以二相相差60度相位完成電流控制,使六相永磁式同步電動機呈現三相與二相,或二相與二相運轉,如此可以降低電磁轉矩漣波、抖動及噪音,提升驅動系統的強健性與變流器的利用率。甚至當發生二相及三相故障時,還可切離
    其中一組變流器,形成六相三臂型驅動。
    本文已完成六相永磁式同步電動機在正常及故障後控制系統的實體製作。本驅動系統的直流鏈輸入電壓為48 V,轉速為300 rpm,
    正常運轉時之電流總諧波失真率為11.95%,轉矩漣波為1.21 N-m。
    本系統的控制策略可抑制故障後諧波之干擾,實驗結果顯示當發生故障,電機仍處於加載運轉中且轉速為300 rpm的情況下,還可降低電流總諧波失真率至8.47%,並改善轉矩漣波為1.27 N-m。實測數據驗
    證了本文控制策略的可行性。

    關鍵詞:六相八臂型永磁式同步電動機、故障後控制


    The thesis is concerned with the development of six-phase eight-arm type permanent-magnet synchronous motors (PMSM) drives to accommdate failure of motor windings. A Matlab / Simulink platform is built for the control system. The command for abc and xyz phase currents are determined by the rotor positions, detected by the implemented encoder. In addition, a current control strategy is proposed to maintain three-phase-and-two-phase or two-phase-and-two-phase operation when winding fault occurs. The associated current control is achieved by operating the inverter by means of two other phase currents with phase difference of 60 degrees. The proposed current control can reduce electromagnetic torque ripple, jitter, and noise to improve the utilization and the robustness of the drive system. Moreover, when two-phase or three-phase failure occurs, one of the two inverter sets will be switched off to form a six-phase three-arm drive.
    A prototype of six-phase inverter for PMSM drive under the normal and post-fault operation of the system is built. The input dc-bus voltage of the of the system is 48V. For the rotor speed below 300 rpm, the total harmonic distortion (THD) of current under normal operation is 11.95%, with the torque ripple of 1.21 N-m. The proposed control strategy can also inhibit the subsequent post-fault harmonic interference effects, for example, when winding fault happens and the motor remains loaded with a speed of 300 rpm, the THD of current can be reduced to 8.47% with improved torque ripple of 1.27 N-m. The proposed system performance is thus verified experimentally.

    Keywords:six-phase eight-arm type permanent-magnet synchronous motors, post-fault control

    中文摘要.................................................I 英文摘要.................................................II 誌 謝.................................................III 目 錄.................................................IV 圖表索引.................................................VI 符號索引.................................................IX 第一章 緒論...............................................1 1.1 研究動機..........................................1 1.2 文獻探討..........................................1 1.3 系統架構及特色....................................4 1.4 本文大綱..........................................4 第二章 六相永磁式同步電動機的模式.........................6 2.1 前言..............................................6 2.2 六相永磁式同步電動機之abc,xyz軸數學模式..........6 2.3 六相同步電動機之qd0軸數學模式....................12 2.4 結語..............................................15 第三章 六相永磁式同步電動機的控制策略....................16 3.1 前言..............................................16 3.2 轉子磁場角位置之估測及校正........................16 3.2.1 馬達磁極數..................................19 3.3 六相永磁式同步電動機之abc軸及xyz軸電流閉迴路控制.20 3.4 轉速閉迴路控制策略................................25 3.5 弦式脈波寬調變(SPWM)控制策略.....................28 3.6 結語..............................................30 第四章 六相永磁式同步電動機的故障後控制策略.............31 4.1 前言..............................................31 4.2 單相故障後abc及xyz座標系統下之電流命令...........31 4.3 單相故障電流控制..................................33 4.4 結語..............................................35 第五章 控制程式規劃及實測................................36 5.1 前言..............................................36 5.2 硬體系統架構......................................36 5.3 控制程式規劃......................................37 5.4 實測結果..........................................39 5.5 結語..............................................50 第六章 結論與建議........................................51 6.1 結論..............................................51 6.2 建議..............................................52 附錄A 六相永磁式同步電機的磁通鏈方程式..................53 附錄 B 六相永磁式同步電動機abc及xyz座標系統下電流閉迴路 控制器的增益設計..................................56 附錄C 六相永磁式同步電動機規格..........................58 參考文獻.................................................59

    [1] 劉建村,六相永磁式同步電動機設計及故障後控制策略,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十八年。
    [2] Robert Rosenberg原著,孟世珂譯,電動機修理,台灣商務印書館發行,民國六十五年十月。
    [3] 蕭鈞毓,六相及雙三相繞組永磁式同步電機之分析及設計,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十六年。
    [4] 吳泰廷,六相永磁式同步電動機驅動系統之故障後控制策略,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十八年。
    [5] 黃孚,六相永磁式同步電動機之轉速控制系統研製,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國一百零二年。
    [6] 魏孝哲,六臂型三相變流器之永磁式同步電動機驅動器之故障後控制策略,國立台灣科技大學電機研究所碩士論文,民國九十八年。
    [7] 羅永昌編著,電動機控制,高立圖書,民國九十五年三月二十日。
    [8] 李淵全編著,電機機械,全威圖書,民國九十六年八月十日。
    [9] 高文進編著,電機機械實習,三民書局,民國九十七年七月。
    [10] 許溢适編譯,實用電動機設計手冊,文笙圖書,民國九十六年二月。
    [11] 李宏任編著,實用保護電驛,全華圖書,民國九十六年十月。
    [12] 李宜達編著,控制系統設計與模擬使用Matlab/Simulink,全華圖書,民國一百零一年九月。
    [13] 郭姿君編著,Matlab程式設計與應用,滄海書局,民國九十八年十一月。
    [14] 陳志豪、許榮均、馬志高,「蒸氣渦輪發電機故障診斷之研究」,中國造船暨輪機工程學刊第二十四卷第三期,民國九十四年。
    [15] 徐永寬編著,「旋轉電機裝修能力本位訓練教材發電機檢修」,行政院勞工委員會職業訓練局,民國九十年十二月。
    [16] 鍾高基、陳建維、李榮茂,「馬達特性測試系統」,發明專利說明書,民國九十三年六月。
    [17] 吳驊、鄒應嶼,交流感應馬達電氣參數的自我啟動量測,國立交通大學控制工程研究所電力電子與運動控制實驗室,民國八十五年十一月。
    [18] 「高效率馬達節能效益」,節能技術手冊,經濟部能源局,民國九十九年十月。
    [19] 林晉德、楊勝明,「永磁交流伺服馬達參數鑑別與控制器調整」,電機月刊第二百七十七期,越吟有限公司,民國一百零三年一月號。
    [20] K. Gyu-Hong, H. Jung-Pyo and K. Gyu-Tak, “Nonlinear characteristic analysis of interior type permanent magnet synchronous motor,”International Conference IEMD, pp.69-71,1999.
    [21] The IEEE Power Engineering Society,“Symposium on Countermeasures for Subsynchronous Resonance,”1981 summer meeting, July 30, 1981.
    [22] I. Boldea, and S. A. Nasar,“Electric Machines Dynamics,”New York, Macmillan, 1981.
    [23] Campbell, S. J., “Solid-State AC Motor Control:Selection and Application,”New York, Marcel Dekker, Inc, 1987.
    [24] P. Pillay and R. Krishnan, “Modeling of permanent magnet motor drive,”IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 35, pp. 537
    -541, 1988.
    [25] A. K. Adnanes,“Torque analysis of permanent magnet synchronous motor,”Power Electronics Specialists Conference, PESC’91 Record Annual IEEE, pp. 695-701, 1991.
    [26] A. Consoli and A. Raciti,“Analysis of permanent magnet synchronous motors,”IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 27, Nol, pp. 350-354, 1991.

    無法下載圖示 全文公開日期 2020/08/04 (校內網路)
    全文公開日期 2025/08/04 (校外網路)
    全文公開日期 2025/08/04 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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