橫向磁通永磁電機驅動系統(tǒng)若干關鍵技術研究.pdf

1、橫向磁通永磁電機(TFPM)具有轉矩密度高、設計自由度大、電路與磁路相互解耦等眾多優(yōu)點，然而尚不完善的設計流程、較大的漏磁與齒槽轉矩等不足直接限制了TFPM的推廣應用。因此，論文重點解決TFPM設計及其多目標優(yōu)化、TFPM驅動系統(tǒng)關鍵傳感器故障診斷與容錯控制等關鍵技術，所取得的研究成果對于實現(xiàn)TFPM驅動系統(tǒng)在電動汽車等領域的推廣應用無疑兼具重要的理論研究意義和工程應用價值。
　　本研究首先設計TFPM定、轉子拓撲，將磁路計算與三

2、維有限元分析相結合，確定TFPM參數(shù)及尺寸，基于有限元組合參數(shù)掃描完成兼顧漏磁與齒槽轉矩抑制的TFPM初始方案設計，提出了TFPM從拓撲設計、磁路計算到漏磁與齒槽轉矩兼顧抑制的設計流程。進而研究基于優(yōu)化算法的TFPM多目標優(yōu)化設計，重點攻克多目標優(yōu)化算法和目標函數(shù)評價策略的合理選擇及匹配、優(yōu)化設計變量和目標函數(shù)確定、基于VBScript腳本的TFPM多目標優(yōu)化設計流程實現(xiàn)等多項關鍵技術，形成TFPM多目標優(yōu)化設計完整的且可供直接參考借鑒

3、的解決方案。隨后，為了實現(xiàn)永磁體利用率的有效提升，提出一種基于永磁體聚磁原理的表貼式TFPM轉子永磁體減半方案，鑒于該方案輔助定子的存在導致工藝復雜及氣隙精度難以保證的不足，繼而設計無輔助定子的聚磁式TFPM，通過拓撲結構及磁路的合理匹配取消輔助定子，再基于田口正交矩陣試驗設計，實現(xiàn)聚磁式TFPM漏磁與齒槽轉矩的兼顧抑制且兼顧永磁體利用率的有效提升。以dSPACE平臺為核心，完成TFPM驅動系統(tǒng)硬件、軟件設計以及TFPM驅動系統(tǒng)試驗臺架

4、的搭建，通過TFPM空載實驗、TFPM驅動系統(tǒng)負載實驗證實TFPM驅動系統(tǒng)方案設計的合理可行性。
　　本研究將系統(tǒng)仿真研究和實驗測試驗證相結合，重點研究TFPM驅動系統(tǒng)的關鍵傳感器故障在線診斷與容錯控制。針對電流傳感器故障，攻克因逆變器死區(qū)效應而導致的電流傳感器故障診斷策略失效，系統(tǒng)難于實現(xiàn)電流傳感器故障后容錯運行的技術難題，提出集成逆變器死區(qū)補償、電流傳感器故障診斷與容錯控制的TFPM驅動系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的解決方案。針對基于旋轉