高可靠性定子永磁型電機及其容錯控制.pdf

1、電動機在驅動領域的應用越來越廣泛，可靠性問題是影響其在各領域進一步應用的重要因素。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。定子永磁型電機是一類新型的永磁無刷電機，不僅具有效率高、功率密度高等傳統(tǒng)轉子永磁型電機的諸多優(yōu)點，而且更兼具轉子結構簡單、堅固以及永磁體易于散熱等優(yōu)點，具有較好的應用前景。本文以定子永磁型電機為研究對象，分別基于單極性永磁磁鏈、雙極性永磁磁鏈、模塊化結構、冗余結構等多種電機

2、結構，系統(tǒng)性地研究了該類電機的可靠性技術相關問題，提出了新型容錯式電機結構和容錯控制策略，進行了實驗分析和驗證，為該類電機在航空航天、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域的應用奠定了基礎。論文主要研究成果包括以下幾個方面：
　　 1.對定子永磁型電機進行故障分析，揭示出定子永磁型電機兼具容錯電機的特點，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——雙凸極永磁(DS

3、PM)電機的容錯控制策略。基于二相、三相、四相電機結構，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——磁通切換永磁(FSPM)電機的容錯控制策略。建立了基于轉子坐標系的電機數(shù)學模型，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構的新型定子永磁型電機——模塊化磁通切換永磁(M-FSPM)電機。建立了有限元分析模型，研究了該

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