双绕组永磁容错电机及其控制系统研究
本文选题:双绕组 + 永磁容错电机 ; 参考:《大连海事大学》2014年硕士论文
【摘要】:为解决世界能源危机和环境污染问题,电力执行系统取代液压执行系统是未来航空航天和交通运输先进产品的发展趋势。随着电力执行系统的不断发展与完善,电力执行器的电机驱动系统采用具有高可靠性、高容错能力和高功率密度的永磁容错电机势在必行。本文在分析单电机永磁容错电机控制系统和双余度永磁容错电机控制系统优缺点的基础上,提出了一种双绕组永磁容错电机拓扑结构,使系统具有了可与双余度永磁容错电机控制系统相媲美的可靠性,同时降低了双余度永磁容错电机的制造成本,提高了系统空间利用率。 首先,论文介绍了电力执行系统、容错技术、永磁电机的发展和永磁容错电机的国内外研究现状,提出了一种双绕组永磁容错电机的拓扑结构。其次,研究了双绕组永磁容错电机的结构特点和容错特点,确定了永磁体材料,选择了合适的电机相数、槽数和极对数。再次,介绍了双绕组永磁容错电机电磁参数的解析计算方法,分析了电磁参量之间的基本关系,建立了电感高精度解析式,为电机优化设计打下了基础。然后,根据设计要求确定了电机主要尺寸,在有限元软件Ansoft Maxwell和解析法的基础上对电机槽口参数和永磁体离心高度进行了优化设计,并且使用Ansoft Maxwell有限元软件,从磁力线分布、齿槽转矩、空载反电动势波形和绕组电感等方面对所设计的永磁容错电机进行了仿真验证。接着,提出了开路和短路故障状态下的电机容错控制策略,并在Simplorer中搭建双绕组永磁容错电机控制电路,将Maxwell2D中的电机模型导入Simplorer,进行了联合仿真,仿真结果验证了双绕组永磁容错电机的容错性和所提出的容错控制策略的可行性。最后,对加工后的电机进行性能测试,验证了电机优化设计的正确性。
[Abstract]:In order to solve the problem of world energy crisis and environmental pollution, it is the development trend of advanced products of aerospace and transportation in the future that electric power executive system replaces hydraulic executive system. With the continuous development and perfection of electric power execution system, it is imperative to adopt permanent magnet fault-tolerant motor with high reliability, high fault tolerance and high power density in the motor drive system of electric power actuator. On the basis of analyzing the merits and demerits of the single motor permanent magnet fault-tolerant motor control system and the dual redundant permanent magnet fault-tolerant motor control system, this paper presents a topology structure of the double-winding permanent magnet fault-tolerant motor. The reliability of the system is comparable to that of the dual redundancy permanent magnet fault-tolerant motor control system. At the same time, the manufacturing cost of the dual redundancy permanent magnet fault-tolerant motor is reduced, and the system space utilization ratio is improved. Firstly, the paper introduces the power execution system, fault-tolerant technology, the development of permanent magnet motor and the research status of permanent magnet fault-tolerant motor at home and abroad, and proposes a topology of double-winding permanent magnet fault-tolerant motor. Secondly, the structural and fault-tolerant characteristics of the double-winding permanent magnet fault-tolerant motor are studied. The permanent magnet material is determined and the appropriate phase number, slot number and polar logarithm are selected. Thirdly, the analytical calculation method of electromagnetic parameters of double-winding permanent magnet fault-tolerant motor is introduced, the basic relationship between electromagnetic parameters is analyzed, and the high-precision analytical formula of inductance is established, which lays a foundation for the optimal design of the motor. Then, according to the design requirements, the main dimensions of the motor are determined. Based on the finite element software Ansoft Maxwell and the analytical method, the slot parameters and the centrifugal height of the permanent magnet are optimized, and the magnetic force line distribution is obtained by using the Ansoft Maxwell finite element software. The design of permanent magnet fault-tolerant motor is verified by simulation in the aspects of slot torque, no-load backEMF waveform and winding inductance. Then, the fault tolerant control strategy of motor under open circuit and short circuit fault is proposed, and the dual winding permanent magnet fault-tolerant motor control circuit is built in Simplorer. The motor model in Maxwell 2D is imported into Simplorer, and the simulation is carried out. The simulation results verify the fault tolerance of the double winding permanent magnet fault-tolerant motor and the feasibility of the proposed fault-tolerant control strategy. Finally, the performance of the machined motor is tested to verify the correctness of the optimal design.
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM351
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,本文编号:2112823
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