橫向磁通永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、橫向磁通永磁電機(jī)(TFPM)具有轉(zhuǎn)矩密度高、設(shè)計(jì)自由度大、電路與磁路相互解耦等眾多優(yōu)點(diǎn)，然而尚不完善的設(shè)計(jì)流程、較大的漏磁與齒槽轉(zhuǎn)矩等不足直接限制了TFPM的推廣應(yīng)用。因此，論文重點(diǎn)解決TFPM設(shè)計(jì)及其多目標(biāo)優(yōu)化、TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵傳感器故障診斷與容錯(cuò)控制等關(guān)鍵技術(shù)，所取得的研究成果對(duì)于實(shí)現(xiàn)TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用無(wú)疑兼具重要的理論研究意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本研究首先設(shè)計(jì)TFPM定、轉(zhuǎn)子拓?fù)洌瑢⒋怕酚?jì)算與三

2、維有限元分析相結(jié)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(zhuǎn)矩抑制的TFPM初始方案設(shè)計(jì)，提出了TFPM從拓?fù)湓O(shè)計(jì)、磁路計(jì)算到漏磁與齒槽轉(zhuǎn)矩兼顧抑制的設(shè)計(jì)流程。進(jìn)而研究基于優(yōu)化算法的TFPM多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，重點(diǎn)攻克多目標(biāo)優(yōu)化算法和目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)策略的合理選擇及匹配、優(yōu)化設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)函數(shù)確定、基于VBScript腳本的TFPM多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成TFPM多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)完整的且可供直接參考借鑒

3、的解決方案。隨后，為了實(shí)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(zhuǎn)子永磁體減半方案，鑒于該方案輔助定子的存在導(dǎo)致工藝復(fù)雜及氣隙精度難以保證的不足，繼而設(shè)計(jì)無(wú)輔助定子的聚磁式TFPM，通過(guò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)聚磁式TFPM漏磁與齒槽轉(zhuǎn)矩的兼顧抑制且兼顧永磁體利用率的有效提升。以dSPACE平臺(tái)為核心，完成TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)以及TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)架

4、的搭建，通過(guò)TFPM空載實(shí)驗(yàn)、TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載實(shí)驗(yàn)證實(shí)TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的合理可行性。
　　本研究將系統(tǒng)仿真研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證相結(jié)合，重點(diǎn)研究TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵傳感器故障在線診斷與容錯(cuò)控制。針對(duì)電流傳感器故障，攻克因逆變器死區(qū)效應(yīng)而導(dǎo)致的電流傳感器故障診斷策略失效，系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)電流傳感器故障后容錯(cuò)運(yùn)行的技術(shù)難題，提出集成逆變器死區(qū)補(bǔ)償、電流傳感器故障診斷與容錯(cuò)控制的TFPM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的解決方案。針對(duì)基于旋轉(zhuǎn)