模块化永磁电机的设计分析与实验

模块化永磁(MPM)电机是一种新型永磁无刷电机,具有功率密度高、容错性能好等优点,适合于高可靠性驱动领域的应用。本文介绍了MPM电机的结构特点,分析了容错机理,推导了电机参数设计方程,并以最大转矩密度为目标进行电机优化设计。运用有限元法和系统场路耦合法对所设计的MPM电机的电磁性能进行计算分析,制造了一台四相MPM实验样机,并对其进行了测试。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,本文的工作为MPM电机的运行控制建立了基础。     

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.     

五相永磁容错型游标电机弱磁特性研究

永磁容错型游标(FTPMV)电机结合了永磁游标电机高转矩密度和永磁容错电机高可靠性的优点,因此成为专家学者研究的热点之一。为了研究此类电机在低速区和高速区的运行性能,对比分析了两种五相电机的结构特性、磁场调制机理和电感特性,并推导了五相电机弱磁情况下的数学模型。其次,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,建立电机驱动系统。在低速区,采用直轴电流为零的控制策略;在高速区,采用一种基于母线电压和反电动势差值判断弱磁时刻的方法重点研究了电机的弱磁特性。参数计算和仿真结果表明,电机工作在额定电流的情况下,相比传统FTPMV电机,新型FTPMV电机有更好的弱磁能力。最后,通过样机的实验数据验证了理论分析的正确性。     

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。     

基于直接转矩控制的永磁容错电机故障补救策略研究

为获得电驱动系统的高可靠性,对六相十极永磁容错电机及其驱动器系统进行了研究。在永磁容错电机的结构特点及数学模型的基础上,分析了电机正常运行与故障状态时的直接转矩控制策略,从而提出基于三相四桥臂的直接转矩控制算法的容错控制策略。实验结果表明:系统在故障态可以获得与正常态相媲美的控制效果,转速、转矩和定子磁链几乎无波动,实现了容错控制,验证了基于直接转矩控制的容错控制算法的可行性。     

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     

8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。     

五相 U 型永磁凸极直线电机对比分析

针对直线电机垂直提升系统(LMVHS)无绳化直驱运行,对高容错性、大推力密度的新型直线电机的迫切需求,提出一种五相U型永磁凸极直线电机(FU-PMSPLM),初级设置五相绕组以提高电机容错运行能力,次级永磁体采用U型结构以提高永磁利用率。首先,从降低漏磁角度,分析了U型磁极结构演化机理,并给出电机主要结构参数;其次,采用有限元法对比分析了电机次级永磁体采用U型与Halbach结构的电磁特性,并基于磁动势不变原则,以A相缺相故障为例,与三相U型永磁凸极直线电机(TU-PMSPLM)对比分析了容错性能;最后,制作实验样机并进行实验验证,样机实测与仿真结果基本一致。研究表明,等永磁体用量时,次级采用U型结构较Halbach结构,气隙磁通密度幅值增大13.89%,平均推力提高7.54%,推力波动降低25.07%;FU-PMSPLM较TU-PMSPLM具有更好的缺相运行能力。     

基于最优转矩控制六相永磁容错电机故障补救策略的仿真研究

为了满足航空电力作动系统高可靠性的要求,介绍了一种六相永磁容错电机驱动系统的拓扑结构。在介绍其结构特点的基础上,分析驱动电路电气故障,通过电路等效原理将功率管开路、短路和电机绕组短路故障转化为电机绕组开路故障,最后根据功率守恒原则,提出了基于最优转矩控制的故障补救策略,旨在当电机发生开路故障时,能够产生同正常运行时相同的输出转矩,以及最小的转矩脉动和铜耗。Matlab仿真结果表明当电机发生一相或两相开路故障时,系统输出转矩基本不变,从而验证了研究的最优转矩控制策略的可行性。     

永磁容错电机的直接转矩控制策略

针对六相永磁容错电机及其驱动拓扑的特点,深入研究永磁容错电机电压空间矢量的分布规律,确定其选择原则,并设计了永磁容错电机的磁链和转矩估计观测器。详细分析系统在正常态和故障态时综合电压空间矢量对磁链和电磁转矩的影响,确定开关电压矢量的扇区和选择表,从而建立了具有容错能力的直接转矩控制策略。通过对一套750W六相永磁容错电机及其控制系统进行绕组断路和短路故障实验,表明系统发生单相断路或者短路故障时,电机输出转速和有功功率基本不变,实现了容错控制,进而证明了该控制策略的正确性及可行性,这为应用于高可靠性航空用电动燃油泵系统奠定基础。     

双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案

电机驱动系统中变换器是最薄弱、故障出现率最高的环节,故障后电机运行在非平衡状态,长时间工作将导致电机损坏,使整个系统丧失工作能力。因此对驱动系统变换器故障的检测、诊断是提高系统可靠性,实现容错运行的关键。该文对电励磁双凸极电机驱动系统的全桥变换器单相故障进行了分析,对各种故障状态进行了分类;通过将故障桥臂切除,重构系统变换器,使驱动系统能够故障后容错运行,并能够维持系统的输出特性。实验验证了该容错方案能够实现驱动系统从故障状态到容错运行的平滑、可靠切换,有效提高了系统的可靠性。     

定子双馈电双凸极电机的模糊自适应PI控制

定子双馈电双凸极(SDFDS)电机具有结构简单可靠,功率密度高,可控参数多,容错性能好等优点。但它的转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性。针对这个问题,结合模糊控制灵活、鲁棒性强的优点和PI控制精度高的特点,设计了模糊自适应PI控制器,并通过仿真和实验与传统的PI控制器和模糊控制器进行了比较。结果表明,模糊自适应PI控制器继承了模糊控制和PI控制的优点,能获得优良动静态性能和适应性。     

驱动用微特电机及其控制系统的可靠性技术研究综述

微特电机在驱动领域的应用越来越广泛,可靠性问题是影响其在各领域应用的重要因素,因此研究提高系统可靠性的策略,减少或避免因故障造成的损失,具有十分重要的现实意义.本文介绍了可靠性工程的基本原理,引入了容错和冗余的概念,并将之运用到电机驱动系统当中,较为全面地介绍并分析了这两种策略在微特电机驱动系统可靠性技术方面的研究现状,对提高系统可靠性的几种途径给出了详细的归纳与总结.最后讨论了未来微特电机驱动系统可靠性技术研究发展的主要方向.     

高速轴向电励磁双凸极电机设计与特性分析

现代多电飞机技术不断发展,对航空电源系统提出了更高的要求。依据航空起动发电机具有可靠性高、功率密度高、电源容量大的要求,设计了一种高速轴向电励磁双凸极电机（DSAEM）。对电机的基本结构和工作原理进行了描述,建立了电机的数学模型,并通过有限元仿真加以验证,详细分析了电机的磁场、电感、空载特性和负载特性。结果表明,高速轴向电励磁双凸极电机具有完全对称的三相磁链,可输出更稳定的电压,其电机绕组的空间利用率高、功率密度大、效率高,可满足航空电源的基本需求。     

一种新型电励磁双凸极无刷直流发电机

提出一种新型电磁式双凸极无刷直流电机,它是在双凸极永磁电机基础上,用电励磁代替原电机的永磁结构,发电运行时,取消了原电机中的功率变换器和转子位置传感器,电机的结构和制造工艺简单,可靠性高,功率密度高,成本低.本文设计加工一台原理样机,并采用二维电磁场有限元法对其进行了精确分析计算,得到了电机的静态特性,与实验结果进行了对比.