無軸承永磁薄片電機(jī)繞組及功率系統(tǒng)故障容錯(cuò)控制的研究.pdf

1、單繞組無軸承永磁薄片電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，可實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子隔離運(yùn)行，同時(shí)具有一定的容錯(cuò)性能，因此具有集成度高、無摩擦、超純凈、可容錯(cuò)等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、醫(yī)療化工、半導(dǎo)體工業(yè)等領(lǐng)域有著較為廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文以多相單繞組無軸承永磁薄片電機(jī)為研究對象，對該類電機(jī)在繞組故障及功率逆變器故障狀態(tài)下的容錯(cuò)控制進(jìn)行了研究，主要工作內(nèi)容如下：
　　首先，根據(jù)無軸承永磁薄片電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和氣隙磁密分布情況，推導(dǎo)了短路電流數(shù)學(xué)模型。通過分

2、析比較電機(jī)繞組互感、繞組自感、永磁體對短路電流的影響，對電流模型進(jìn)行了簡化。在此基礎(chǔ)上，對短路電流進(jìn)行瞬態(tài)分析，指出短路電流中不可忽略的瞬態(tài)分量。
　　其次，對電機(jī)在任意相繞組同時(shí)發(fā)生開路、短路故障時(shí)的系統(tǒng)容錯(cuò)性進(jìn)行了研究，提出了判斷容錯(cuò)控制可行性的理論依據(jù)，避免了仿真和實(shí)驗(yàn)的盲目性。針對目前不同類型的電機(jī)故障容錯(cuò)控制策略不統(tǒng)一的問題，提出了基于矩陣形式的無軸承永磁薄片電機(jī)統(tǒng)一容錯(cuò)控制策略。該策略可實(shí)現(xiàn)電機(jī)單相故障和兩相同時(shí)故障的

3、容錯(cuò)控制，有限元仿真和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)均驗(yàn)證了該策略的正確性。
　　再次，對基于H橋的電機(jī)功率逆變器發(fā)生故障給系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行了分析，總結(jié)了開關(guān)器件發(fā)生開路和短路故障時(shí)H橋的工作模態(tài)以及故障對系統(tǒng)造成的影響。提出了開關(guān)器件發(fā)生故障后的保護(hù)方法，將開關(guān)器件故障轉(zhuǎn)變?yōu)槔@組類故障實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制。在理論研究基礎(chǔ)上，以相1和相2中功率器件發(fā)生開路或短路故障為例，在原理樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　最后，在基于TMS320F2812為核心的數(shù)字控