非交叠集中绕组结构磁通切换型电机的拓扑结构与控制算法研究

发布时间：2017-12-02 21:25

  本文关键词：非交叠集中绕组结构磁通切换型电机的拓扑结构与控制算法研究

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【摘要】：非交叠集中式绕组结构的磁通切换永磁电机结合了定子永磁式电机转子结构简单、固有可靠性高的优势和永磁电机功率密度高的优势,同时又拥有了非交叠集中式绕组结构电机容错能力强、可靠性强的优点。该电机既能满足全电/多电飞机中电力作动器应具有功率密度高,可靠性高和容错能力强的要求,又能满足电动汽车中所用电机应具有功率密度高和弱磁能力强,转速范围宽的要求。因此本文从系统的角度研究了非交叠集中式绕组结构的磁通切换永磁电机的本体结构及相应的控制算法。首先,为了解决非交叠集中式绕组结构的磁通切换电机转矩脉动大、反电势不正弦的问题,本文提出了一种转子分段式结构并优化了两部分转子之间的偏移角。该方法同时考虑了磁链幅值,磁链正弦度和定位力矩峰峰值以确定两部分转子偏移角。与定转子斜槽结构及定转子开槽相比,该方法能有效提高电机磁链正弦度,减小定位力矩和转矩脉动的同时,不影响转矩输出能力。通过有限元仿真及实验验证了该方法的有效性,并将该方法推广至各种结构的磁通切换电机。其次,针对现有的基于磁势不变的容错矢量控制未考虑反电势谐波和最优电流法中,短路故障时忽略了电机绕组的电阻值的缺点,本文研究了考虑反电势二次谐波时的容错控制策略。该容错控制策略考虑了反电势二次谐波,开路故障时调节健康相中其中两相的电流幅值和相位使输出转矩平均值不变,转矩脉动为零。短路故障时,根据测量得出的短路电流,考虑电机的电阻和自感反计算出短路相的反电动势,应用故障分解法计算得到短路时的补偿电流。实验验证了该方法的有效性并将其与现有的基于磁势不变的矢量控制和最优电流法进行了比较。最后,针对动态性能要求高的场合,本文研究了多相系统的直接转矩控制。为了解决直接转矩控制转矩脉动大的问题和利用多相系统电压矢量多、选择灵活的优势,本文研究了一种长短矢量结合的矢量选择法。基于对不同幅值和相位的电压矢量对动态响应和稳态转矩脉动的影响的理论分析结果,负载变化时选择使转矩变化快的矢量,稳态时选择使转矩变化最小的矢量,可有效减小转矩脉动。在原理样机上进行了实验,验证了所研究控制策略的有效性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM351

【参考文献】

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本文编号：1246353