高可靠性定子永磁型電機(jī)及其容錯控制.pdf

1、電動機(jī)在驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，可靠性問題是影響其在各領(lǐng)域進(jìn)一步應(yīng)用的重要因素。因此，研究提高系統(tǒng)可靠性的策略，減少或避免因故障造成的損失，具有十分重要的現(xiàn)實意義。定子永磁型電機(jī)是一類新型的永磁無刷電機(jī)，不僅具有效率高、功率密度高等傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子永磁型電機(jī)的諸多優(yōu)點，而且更兼具轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、堅固以及永磁體易于散熱等優(yōu)點，具有較好的應(yīng)用前景。本文以定子永磁型電機(jī)為研究對象，分別基于單極性永磁磁鏈、雙極性永磁磁鏈、模塊化結(jié)構(gòu)、冗余結(jié)構(gòu)等多種電機(jī)

2、結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)性地研究了該類電機(jī)的可靠性技術(shù)相關(guān)問題，提出了新型容錯式電機(jī)結(jié)構(gòu)和容錯控制策略，進(jìn)行了實驗分析和驗證，為該類電機(jī)在航空航天、軍事裝備、礦井軋鋼等對系統(tǒng)效率和連續(xù)運行有較高要求的領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。論文主要研究成果包括以下幾個方面：
　　 1.對定子永磁型電機(jī)進(jìn)行故障分析，揭示出定子永磁型電機(jī)兼具容錯電機(jī)的特點，即電路、磁路各相獨立性較高。
　　 2.研究了具有單極性永磁磁鏈的定子永磁型電機(jī)——雙凸極永磁(DS

3、PM)電機(jī)的容錯控制策略?；诙?、三相、四相電機(jī)結(jié)構(gòu)，考慮其空載反電勢特性（梯形波或正弦波），分別提出了容錯控制策略。
　　 3.研究了具有雙極性永磁磁鏈的定子永磁型電機(jī)——磁通切換永磁(FSPM)電機(jī)的容錯控制策略。建立了基于轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系的電機(jī)數(shù)學(xué)模型，提出了基于定子磁場定向的容錯矢量控制策略。
　　 4.提出了具有模塊化結(jié)構(gòu)的新型定子永磁型電機(jī)——模塊化磁通切換永磁(M-FSPM)電機(jī)。建立了有限元分析模型，研究了該

4、種電機(jī)的靜態(tài)特性，如空載永磁磁鏈、空載反電勢、電感以及定位轉(zhuǎn)矩等。
　　 5.提出了具有冗余結(jié)構(gòu)的新型定子永磁型電機(jī)——雙通道磁通切換永磁(DC-FSPM)電機(jī)。分析了繞組結(jié)構(gòu)特點以及電磁特性，基于諧波轉(zhuǎn)矩相互抵消的原則，提出了適用于該種電機(jī)結(jié)構(gòu)的容錯控制策略。
　　 6.建立了多種定子永磁型電機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的場路耦合仿真模型，為電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的故障分析提供了良好的仿真平臺。
　　 7.構(gòu)建了基于DSP的電機(jī)數(shù)字驅(qū)