一种新型永磁容错电机设计的研究

介绍了一种新型的永磁容错电机,提出了永磁容错电机的设计思想和技术特点。解决了电机不对称运行的难题,电机某相绕组或驱动器发生故障时,电机成不对称运行,还具有正常驱动能力。通过2D有限元仿真与试验验证了永磁容错电机的磁隔离特性及抑制短路电流的能力。证明了该永磁电机具有良好的容错性能。     

不同槽极配合方案下的六相永磁容错轮缘推进电机性能研究

本文结合永磁容错电机结构特点与轮缘推进器结构特点,提出了一种高安全性船舶推进电机,这种结构特点使得船舶推进电机在发生电气故障下仍能够继续稳定运行。在所提出的概念中,由于其为多极设计方案,可以选择的极槽配合方案较多,本文采用理论分析与场路耦合仿真的方式对不同极槽配合方案进行性能分析,给出不同极槽配合方案的适用场合。     

双凸极永磁电机故障分析与容错控制策略

电机驱动系统的可靠性问题在实际应用中得到了相关领域学者越来越广泛地关注.在对容错电机的基本结构特点进行分析的基础上,针对现有容错电机的不足,对双凸极永磁(DSPM)电机的容错性能进行了研究.DSPM电机克服了开关磁阻电机和转子永磁型容错电机的各自不足,具有可靠性高和功率密度高等优点.为提高DSPM电机缺相运行特性,提出了一种容错控制策略,建立了DSPM电机驱动系统的联合仿真模型,并将其应用于容错性能分析.仿真和实验结果表明,DSPM电机是一种新型容错电机,具有较强的带故障运行能力.本文为新型定子永磁型容错电机的研究打下了基础.     

永磁容错轮缘推进电机预测占空比电流滞环控制

针对永磁容错轮缘推进电机传统电流滞环控制策略转矩脉动大的问题，提出一种预测占空比电流滞环控制策略。在固定采样频率下，通过当前时刻转子位置、角速度及母线电压预测电流滞环宽度，进而根据电流相对滞环位置预测占空比来实现闭环控制，同时结合故障容错控制策略可实现电机一相开路和短路故障容错控制。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，设计并调试以StarSim为核心的硬件实验平台，仿真和实验结果证明所提出的预测占空比电流滞环控制策略可有效提高电流控制精度，降低电机转矩脉动，同时保留了传统电流滞环控制算法简单和响应速度快的特点。     

航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统的研究现状与发展

随着多电飞机的飞速发展,对飞机电作动系统的要求也越来越高,除了要满足特定功能外,还必须具备高可靠性和强容错性,因此容错电机驱动系统得到了越来越多的关注。本文针对当前研究较多、关注较高、极具前景的永磁容错电机及其驱动系统,分别对现有永磁容错电机及其驱动系统的研究现状、永磁容错电机驱动系统容错控制策略的研究现状进行了详细介绍与分析,并从具有容错能力方面、所需独立电源数量方面、所需功率开关管数量方面、整体容量功率比方面以及容错控制策略方面对现有常见的各种航空用永磁容错电机驱动系统进行了综合性能的对比分析。最后对航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统未来的发展进行了讨论与展望     

基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制

针对传统永磁同步电机控制中普遍存在的电磁干扰、低频振动、端电压爬升以及现有无位置技术无法覆盖全转速范围的问题,并结合轮缘推进电机对这些方面提出的严格要求,提出一种基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制方法。其核心思想是,根据带正弦波滤波器的完整电机模型,在每个计算周期利用电流观测器观测的电流偏差不断修正电机的初始估算转速和最终估算转速,使得最终估算转速能快速收敛于真实转速。仿真和实验也体现了这一拓扑和算法相对于目前常用的无速度传感器控制算法具有的优势。该方法不仅使得电机侧输入电压接近于正弦波,而且可使电机直接从零速无位置闭环启动,无需进行状态切换,较好地突破了永磁同步电机在轮缘推进领域无法安装速度传感器的限制。     

五相容错圆筒永磁直线电机的设计与分析

提出并分析一种适用于汽车主动悬架系统的新型五相容错圆筒表贴式永磁直线电机。所提出的电机的关键在于设置了容错齿和分数槽单层集中绕组以提高电机相间解耦能力,而且采用了表贴式永磁体以产生正弦反电动势和更高的推力。分析了该圆筒电机的电磁性能,包括空载反电动势、自感和互感、容错能力、定位力以及推力能力等。通过有限元分析方法对理论分析进行论证,说明该电机不仅拥有圆筒直线电机的优点,而且具有高正弦度反电动势波形、高气隙磁密、高推力以及高容错能力等特点。     

基于H桥逆变器的永磁容错电机电流滞环跟踪与电压空间矢量的脉宽调制比较研究

永磁容错电机的各相绕组采用H桥逆变器供电,消除了各绕组间的中性点,实现了电气隔离,提高了电机控制系统的直流电压利用率和容错性能。在分析永磁容错电机H桥逆变电路结构和工作原理的基础上,阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和电流滞环跟踪脉宽调制(CHBPWM)的原理,设计了三相永磁容错电机的矢量控制系统,并建立了三相永磁容错电机SVPWM和CHBPWM的仿真模型,搭建了基于DSP的三相永磁容错电机矢量控制系统试验平台。通过仿真和试验,对比分析了两种控制策略的优缺点和适用范围。     

六相永磁容错磁通切换电机及其单相故障的容错控制

为了提高永磁电机的可靠性和容错性,研究了一种六相永磁容错磁通切换电机(FaultTolerant Flux Switching Permanent Magnet Motor,FTFSPM)。该电机继承了永磁磁通切换电机的结构特点和功率密度优势,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。通过有限元仿真研究了该电机电感特性和转矩特性,分析了电机的电磁性能和容错能力。为使该电机在单相故障时仍能提供平滑转矩,提出了容错电流优化控制策略。开路故障时,利用扩展坐标变换,通过控制转子同步旋转坐标系下的交轴电流、零序电流,实现转矩脉动的补偿,同时优化转矩铜耗比。针对短路故障,提出一种故障分解补偿法,对短路电流及绕组正常电流缺失引起的转矩脉动或转矩缺失分别进行补偿,进而矢量合成,实现容错控制的同时,避免了复杂的在线计算。在原理样机上进行了带载实验及容错实验,证明了所研究的永磁容错磁通切换电机的转矩输出能力和容错性能,同时验证了所提容错控制策略的有效性。     

五相永磁同步电机与三相永磁同步电机容错控制性能对比分析

近年来,五相永磁同步电机因其自身具有较好的容错控制性能,从而获得了国内外研究人员越来越多的关注,已有大量文献对五相永磁同步电机进行了深入研究。本文首先定性对比分析了五相永磁同步电机与传统三相永磁同步电机容错控制策略的差异性;其次应用有限元仿真软件Ansoft设计两套物理尺寸完全相同的三相永磁同步电机和五相永磁同步电机,在此条件下定量对比分析两电机容错控制性能的差异性,其能够排除由于两电机物理尺寸不同而造成两电机容错性能差异等因素的影响,使得比较条件更加客观、比较结果更具参考价值。理论分析与仿真结果均表明:与传统的三相永磁同步电机相比,五相永磁同步电机具有更加优良的容错控制性能。