多齒容錯(cuò)永磁磁通切換電機(jī)的拓?fù)鋬?yōu)化及控制策略研究.pdf

1、全電/多電飛機(jī)對(duì)電力作動(dòng)器系統(tǒng)可靠性的要求進(jìn)一步提高。為了提高基于永磁電機(jī)的電力作動(dòng)器系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性，本文研究了一種高功率密度、強(qiáng)容錯(cuò)能力的永磁容錯(cuò)磁通切換電機(jī)，并通過(guò)容錯(cuò)控制策略實(shí)現(xiàn)繞組一相或多相故障后的容錯(cuò)運(yùn)行。
　　本文以提高磁鏈正弦度、轉(zhuǎn)矩密度、故障隔離能力和短路電流抑制能力等為目標(biāo)，結(jié)合有限元仿真，對(duì)多齒容錯(cuò)永磁磁通切換電機(jī)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化。通過(guò)電機(jī)軸向結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，獲得正弦度較高的磁鏈、反電勢(shì)；以電磁轉(zhuǎn)矩和互感自

2、感比為優(yōu)化目標(biāo)優(yōu)化了轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)和定子隔磁齒寬等參數(shù)。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子永磁式容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了兩者在同樣具備故障隔離能力的前提下，多齒容錯(cuò)永磁磁通切換電機(jī)在轉(zhuǎn)矩密度和抑制短路電流能力方面更具優(yōu)勢(shì)。此外，以增強(qiáng)抑制短路電流能力為目標(biāo)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)獲得了較大的繞組交直軸電感，為電機(jī)在恒功率區(qū)弱磁擴(kuò)速運(yùn)行提供了有利條件，理論分析了該電機(jī)的弱磁特性。
　　為了使電機(jī)在繞組開(kāi)路或短路故障時(shí)仍能輸出滿足一定要求的轉(zhuǎn)矩，研究了容錯(cuò)電流優(yōu)化控制策略。

3、針對(duì)開(kāi)路故障，利用擴(kuò)展坐標(biāo)變換，建立電機(jī)開(kāi)路的電流、銅耗數(shù)學(xué)模型。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交軸電流和零序電流，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的補(bǔ)償。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合及考慮功率變換器的限制，分別研究了銅耗最小補(bǔ)償和銅耗相等補(bǔ)償，優(yōu)化了轉(zhuǎn)矩銅耗比。針對(duì)短路故障，提出一種故障分解補(bǔ)償法，對(duì)短路電流及繞組正常電流缺失引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)矩缺失分別進(jìn)行補(bǔ)償，矢量合成補(bǔ)償電流。該策略在實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制的同時(shí)，避免了復(fù)雜的在線計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了研究的控制策略能夠