高可靠性定子永磁型電機(jī)及其容錯(cuò)控制.pdf

1、電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，可靠性問(wèn)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(shí)意義。定子永磁型電機(jī)是一類(lèi)新型的永磁無(wú)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(diǎn)，而且更兼具轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固以及永磁體易于散熱等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)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(lèi)電機(jī)的可靠性技術(shù)相關(guān)問(wèn)題，提出了新型容錯(cuò)式電機(jī)結(jié)構(gòu)和容錯(cuò)控制策略，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證，為該類(lèi)電機(jī)在航空航天、軍事裝備、礦井軋鋼等對(duì)系統(tǒng)效率和連續(xù)運(yùn)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(gè)方面：
　　 1.對(duì)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(cuò)電機(jī)的特點(diǎn)，即電路、磁路各相獨(dú)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(cuò)控制策略。基于二相、三相、四相電機(jī)結(jié)構(gòu)，考慮其空載反電勢(shì)特性（梯形波或正弦波），分別提出了容錯(cuò)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(cuò)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(chǎng)定向的容錯(cuò)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(shì)、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(diǎn)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(cuò)控制策略。
　　 6.建立了多種定子永磁型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的場(chǎng)路耦合仿真模型，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障分析提供了良好的仿真平臺(tái)。
　　 7.構(gòu)建了基于DSP的電機(jī)數(shù)字驅(qū)