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单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障的容错控制

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第一章 绪论

1.1无轴承电机

1.2开关磁阻电机容错技术研究

1.3无轴承开关磁阻电动机概述

1.4课题研究意义和本文研究内容

第二章 单绕组无轴承开关磁阻电动机的基本理论

2.1单绕组无轴承开关磁阻电动机悬浮原理

2.2考虑双相耦合的单绕组无轴承开关磁阻电动机数学模型

2.3数学模型验证

2.4传统数学模型与本文模型单相导通模式比较

2.5本章小结

第三章 单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障的电磁仿真分析

3.1单绕组BSRM绕组开路故障补偿原理

3.2齿极绕组故障分析

3.3本章小结

第四章 单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障数学模型与补偿策略分析

4.1单齿极绕组开路故障补偿方式

4.2绕组开路故障补偿数学模型

4.3控制策略

4.4仿真验证

4.5本章小结

第五章 单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障容错运行的实验研究

5.1实验样机

5.2数字控制器

5.3实验结果

5.4本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1本文主要工作

6.2需要进一步完成的工作

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

附录一 实验样机参数

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摘要

无轴承开关磁阻电动机集旋转与悬浮功能于一体,在航空航天高速驱动领域具有潜在的应用前景。本文研究对象为单绕组无轴承开关磁阻电动机,由于其结构简单、控制灵活,近年来逐渐成为各国学者研究的热点。
  为了提高无轴承电机系统的可靠性和容错性,本文致力于研究单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障的容错控制,主要内容包括:
  首先建立考虑双相耦合且适用于单、双相导通的单绕组无轴承开关磁阻电动机数学模型,利用有限元计算软件验证了数学模型的正确性,为绕组开路故障补偿策略的提出奠定了理论基础。其后研究了单绕组无轴承开关磁阻电动机绕组开路故障的补偿方式,通过建立电机的电磁场仿真模型,对常见的单齿极绕组开路故障及双齿极绕组开路故障的不同补偿方式进行归纳研究,得到不同故障下的优化补偿方式及补偿约束条件。
  基于上述研究成果,本文推导了与考虑双相耦合数学模型统一的单齿极绕组开路故障补偿数学模型,并将其推广应用于其他类型的齿极绕组故障及不同的补偿方式情况中。最后,本文针对单齿极绕组开路故障提出统一的悬浮力和转矩补偿控制策略,实现电机的稳定悬浮。仿真和实验验证了统一补偿策略的良好控制性能,同时也进一步证明了模型统一的有效性。

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