五相容错式磁通切换永磁电机及其控制 被引量：38

1

作者 赵文祥 唐建勋 +1 位作者 吉敬华 刘国海 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1229-1236,共8页

提出一种具有奇数转子极的新型五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机。该电机结构通过引入容错齿设计,增强了各相之间的独立性,提高了电机容错性能。运用有限元方法,对所设计的10/19极F... 提出一种具有奇数转子极的新型五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机。该电机结构通过引入容错齿设计,增强了各相之间的独立性,提高了电机容错性能。运用有限元方法,对所设计的10/19极FT-FSPM电机的磁场、气隙磁密、反电势及齿槽转矩等电磁性能进行计算,分析奇数转子极结构对反电势和齿槽转矩的影响。在此基础上,研究电机故障时的容错控制策略。运用电路、磁路瞬态联合仿真的方法,对电机的转矩进行计算,并设计加工了FT-FSPM实验样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 容错电机 容错控制 磁通切换 永磁电机 奇数转子极

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六相永磁容错磁通切换电机及其单相故障的容错控制 被引量：28

2

作者 吴一丰 邓智泉 +1 位作者 王宇 王晓琳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期71-79,106,共10页

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... 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。 展开更多

关键词 六相永磁磁通切换电机 容错 转矩脉动 故障分解 铜耗

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3种谐波电流注入模式下的磁通切换永磁电机缺相容错控制 被引量：18

3

作者 於锋 程明 +1 位作者 夏子朋 邹国棠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期836-844,共9页

对矢量控制九相定子36槽/转子34极磁通切换永磁(flux-switching permanent magnet,FSPM)电机驱动系统中一相断路故障工况进行研究。单相故障时,根据转矩电流分量不变及定子铜耗方程,提出了3种谐波电流注入模式下无扰运行的容错控制策略... 对矢量控制九相定子36槽/转子34极磁通切换永磁(flux-switching permanent magnet,FSPM)电机驱动系统中一相断路故障工况进行研究。单相故障时,根据转矩电流分量不变及定子铜耗方程,提出了3种谐波电流注入模式下无扰运行的容错控制策略,即在容错运行时分别注入3次,3、5次以及3、5、7次谐波电流,进而获得铜耗最小优化目标的容错电流通用在线生成方法。仿真分析和原理样机容错实验结果,证明了所提方案可以减小定子绕组断路故障引起的转矩脉动,使九相FSPM电机在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁(FSPM) 永磁电机 容错 断路 谐波电流 铜耗

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三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略 被引量：20

4

作者 滕青芳 李国飞 +1 位作者 朱建国 郭有光 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第10期15-22,共8页

针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开... 针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开关频率的需求,设计开关频率可优化的FCS-MPC系统目标函数。与常规FCS-MPC方法比较,本方法可以有效减小系统控制过程的计算量,与此同时,本方法中的电流反馈特性可对四开关逆变器直流母线电容分压不平衡形成的不利影响实现自动抑制。仿真结果表明,本方法能够保证四开关容错逆变器驱动的PMSM系统持续稳定运行、具有良好运行性能,并能明显降低逆变器功率管的开关频率。 展开更多

关键词 三相四开关容错逆变器 有限控制集模型预测控制 永磁同步电机 开关频率 永磁磁链辨识

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用于电磁弹射的容错型初级永磁直线电机特性 被引量：11

5

作者 黄磊 余海涛 +2 位作者 胡敏强 赵晶 周士贵 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期119-127,共9页

提出一种应用于电磁弹射的新型双边容错型初级永磁型直线电机,该种电机具有次级结构简单的特点。首先,本文给出了电机的结构和工作原理。其次,在采用二维有限元对电机的静态推力特性分析基础之上,通过能量法对电机推力公式进行了推导分... 提出一种应用于电磁弹射的新型双边容错型初级永磁型直线电机,该种电机具有次级结构简单的特点。首先,本文给出了电机的结构和工作原理。其次,在采用二维有限元对电机的静态推力特性分析基础之上,通过能量法对电机推力公式进行了推导分析,并且对电机的容错特性进行了分析。然后,采用瞬态有限元对电机在正常和断路故障下的推力变化进行了仿真分析,并对电磁弹射过程电机运行情况进行了仿真分析。最后,通过一个同比例缩小的小尺寸同类电机进行了实验研究,验证了电机的推力特性和容错性能。仿真和实验结果显示该电机具有高的推力密度、较小的推力波动和简单的控制策略,在电磁弹射系统应用中具有很好的前景。 展开更多

关键词 电磁弹射 磁通切换型永磁直线电机 有限元方法 推力特性 容错

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考虑反电动势2次谐波的容错型磁通切换电机开路及短路故障控制策略 被引量：8

6

作者 谢德娥 王宇 邓智泉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第14期130-138,共9页

六相永磁容错磁通切换电机(FTFSPMM)继承了传统永磁磁通切换电机的转子结构简单坚固、功率密度高的优点,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。研究了考虑反电动势2次谐波时一相开路和短路故障时的容错控制策略。开路故障时,考虑到反... 六相永磁容错磁通切换电机(FTFSPMM)继承了传统永磁磁通切换电机的转子结构简单坚固、功率密度高的优点,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。研究了考虑反电动势2次谐波时一相开路和短路故障时的容错控制策略。开路故障时,考虑到反电动势2次谐波,调节正常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。一相短路时,根据测量得出的短路电流,考虑电机的电阻和自感计算出短路相的反电动势。将一相短路时的转矩脉动分解为由该相开路引起的转矩缺失和脉动、由该相短路电流作用电感引起的转矩脉动和作用电阻引起的转矩脉动,分别计算用于补偿电感及电阻引起的转矩脉动的电流合成后即为短路时的补偿电流。在原理样机上进行了容错实验,验证了所提容错控制策略的有效性。 展开更多

关键词 永磁磁通切换电机 容错 故障分解 瞬时功率 基波补偿

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容错型永磁磁通切换电机的拓扑分析 被引量：5

7

作者 谢德娥 王宇 +1 位作者 邓智泉 吴一丰 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2013年第7期697-702,共6页

永磁磁通切换电机兼具开关磁阻电机转子结构简单坚固和永磁同步电机功率密度高的优点。分析比较了传统12/10结构的磁通切换电机和6种容错电机拓扑的电磁性能和容错性能,包括磁链、反电动势、输出转矩、定位力矩和电感。分析了单层绕组... 永磁磁通切换电机兼具开关磁阻电机转子结构简单坚固和永磁同步电机功率密度高的优点。分析比较了传统12/10结构的磁通切换电机和6种容错电机拓扑的电磁性能和容错性能,包括磁链、反电动势、输出转矩、定位力矩和电感。分析了单层绕组、永磁体个数、定转子极数和隔磁齿对电机电磁性能和容错性能的影响。研究结果可为磁通切换电机的优化和磁通切换电机在高可靠应用场合的进一步应用提供借鉴。 展开更多

关键词 永磁磁通切换电机 双凸极 容错拓扑 模块化

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五相容错式磁通切换永磁电机的气隙磁场调制运行机理分析 被引量：8

8

作者 吉敬华 潘小云 +1 位作者 赵文祥 陶涛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第21期6227-6236,共10页

从气隙磁场调制的角度分析五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机的运行机理。对10/18极、10/19极FT-FSPM电机永磁体和电枢电流单独作用下的气隙磁密进行解析计算,并运用有限元对其进行... 从气隙磁场调制的角度分析五相容错式磁通切换永磁(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)电机的运行机理。对10/18极、10/19极FT-FSPM电机永磁体和电枢电流单独作用下的气隙磁密进行解析计算,并运用有限元对其进行验证。磁场分别由永磁体和电枢绕组产生,当两者产生的气隙磁密的谐波次数以及旋转速度相等时,这些谐波才能称为有效工作波。在此基础上,用气隙磁场调制理论分析各次有效工作波产生的转矩占总平均转矩的比例。研究表明,五相FT-FSPM电机由一些工作波产生电磁转矩,这些工作波产生的转矩占总平均转矩的比例大于97%。实验验证解析计算和有限元仿真的合理性。 展开更多

关键词 磁通切换 永磁电机 容错 磁场调制 谐波分析

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6/19容错型永磁磁通切换电机的短路故障容错控制 被引量：4

9

作者 耿亮 王宇 肖文妍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第A02期219-227,共9页

短路故障是电机工作时会发生的故障之一。当电机发生短路故障后,由于正常相电流的缺失和短路电流的扰动作用,使得电机不对称运行,电机输出转矩和转速脉动加大。基于直接转矩控制的容错控制策略具有优越的动态性能,但没有对短路电流脉动... 短路故障是电机工作时会发生的故障之一。当电机发生短路故障后,由于正常相电流的缺失和短路电流的扰动作用,使得电机不对称运行,电机输出转矩和转速脉动加大。基于直接转矩控制的容错控制策略具有优越的动态性能,但没有对短路电流脉动进行直接抑制。本文提出一种前馈补偿算法,通过对短路电流扰动转矩进行前馈补偿,削弱短路电流对电机输出转矩和转速的扰动。在6/19容错型永磁磁通切换电机实验平台上对所提容错控制算法进行了实验验证。 展开更多

关键词 短路故障 扰动转矩 前馈补偿 容错型永磁磁通切换电机

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磁通切换电机单相及多相开路情况下转矩冲量平衡控制策略研究 被引量：5

10

作者 肖文妍 王宇 +2 位作者 耿亮 王子禹 张源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第16期4873-4885,共13页

容错型永磁磁通切换电机（fault tolerant flux switching permanent magnet motor,FTFSPM）转矩密度高、可靠性强,适用于全电/多电飞机系统。近年来,FTFSPM的动态性能优化及故障下容错控制成为研究热点。研究了一种转矩冲量平衡控制策... 容错型永磁磁通切换电机（fault tolerant flux switching permanent magnet motor,FTFSPM）转矩密度高、可靠性强,适用于全电/多电飞机系统。近年来,FTFSPM的动态性能优化及故障下容错控制成为研究热点。研究了一种转矩冲量平衡控制策略,比较了不同开路故障下动态响应的异同。该控制方式下负载突加过程唯一确定,一次电磁转矩的增减不受PI参数的影响,提高了转速的动态性能;但电磁转矩变化率决定了动态响应的快慢。电机发生开路故障时,相电压合成的空间电压矢量缺失,对电磁转矩的改变能力减弱。负载变化前后电机转速不变,结合电机运动方程,估算出不同开路故障下动态调节时间。通过实验对转矩冲量平衡控制进行验证,并比较了不同开路故障下动态响应,验证了所提出算法以及推论的有效性和正确性。 展开更多

关键词 容错型永磁磁通切换电机 直接转矩控制策略 转矩冲量平衡控制策略 开路故障

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新型五相磁通切换永磁电机容错控制研究 被引量：5

11

作者 高亚军 赵文祥 +2 位作者 刘国海 杨俊勤 陈前 《微电机》 北大核心 2013年第1期33-36,58,共5页

介绍了新型五相磁通切换永磁电机的结构和工作原理。针对其电感较大的特点,提出了一种新型容错控制策略,该方法通过控制磁动势保持不变,并考虑了电机故障条件下磁阻转矩的作用。建立了电机驱动系统的瞬态场路耦合仿真模型,并通过仿真结... 介绍了新型五相磁通切换永磁电机的结构和工作原理。针对其电感较大的特点,提出了一种新型容错控制策略,该方法通过控制磁动势保持不变,并考虑了电机故障条件下磁阻转矩的作用。建立了电机驱动系统的瞬态场路耦合仿真模型,并通过仿真结果验证了容错控制策略的正确性,与传统容错控制策略相比,该方法可以提高故障条件下电机的转矩性能。 展开更多

关键词 多相电机 容错控制 磁通切换永磁电机 磁阻转矩 联合仿真

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容错型永磁磁通切换电机单相及多相短路情况下转矩冲量平衡控制策略 被引量：3

12

作者 顾惠 王宇 +3 位作者 肖文妍 耿亮 王子禹 张源 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第19期5843-5856,共14页

容错型磁通切换电机(faulttolerantfluxswitching permanentmagnetmotor,FTFSPM)具有容错能力强和转矩密度高的特点,适用于高可靠性场合。绕组短路故障是电机常见的故障之一,该文为了实现在动态过程中转速只经过一次调节即可达到收敛,... 容错型磁通切换电机(faulttolerantfluxswitching permanentmagnetmotor,FTFSPM)具有容错能力强和转矩密度高的特点,适用于高可靠性场合。绕组短路故障是电机常见的故障之一,该文为了实现在动态过程中转速只经过一次调节即可达到收敛,提出一种绕组短路故障下的转矩冲量平衡控制算法。为了实现这一算法,首先针对正常相电流的缺失采用磁链补偿法,针对短路电流的扰动转矩进行前馈补偿,从而提高电机不同短路故障下运行的稳定性;推导不同短路故障下转矩冲量平衡控制方程,分析空间电压的缺失及短路电流脉动转矩对改变电磁转矩能力的影响,建立实现转矩冲量平衡控制动态调节时间的一般规律;通过仿真和实验实现电机在绕组短路故障下转矩冲量平衡控制,并对不同短路故障下动态响应进行比较,验证了所提算法的正确性与有效性。 展开更多

关键词 容错型永磁磁通切换电机 绕组短路故障 转矩冲量平衡控制策略 动态性能

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单相开路情况下6/19永磁磁通切换容错电机转矩冲量平衡控制策略 被引量：7

13

作者 肖文妍 王宇 +3 位作者 耿亮 王子禹 张源 于玲玲 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期1488-1496,共9页

永磁磁通切换容错(FTFSPM)电机具有高转矩密度和高可靠性的优点,适合应用在全电/多电飞机的电力作动系统中。传统的电机开路故障容错控制中,转速的动态性能会受到转速环PI参数的影响。因此该文研究了一种转矩冲量平衡控制算法,利用在动... 永磁磁通切换容错(FTFSPM)电机具有高转矩密度和高可靠性的优点,适合应用在全电/多电飞机的电力作动系统中。传统的电机开路故障容错控制中,转速的动态性能会受到转速环PI参数的影响。因此该文研究了一种转矩冲量平衡控制算法,利用在动态变化前后转矩的冲量值保持不变,精确计算出动态过程中前进矢量和后退矢量的作用时间,只需一次减速、一次升速过程即可实现转速的收敛,不受PI参数的影响,优化转速的动态性能。通过仿真和实验实现电机在单相开路故障下的转矩冲量平衡控制,并与传统的直接转矩控制算法对比,验证了所提出算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 永磁磁通切换容错电机 直接转矩控制 转矩冲量平衡控制

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基于模型预测转矩控制的五相磁通切换永磁电机开路故障容错策略 被引量：15

14

作者 陈富扬 花为 +2 位作者 黄文涛 朱建国 佟明昊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期337-346,共10页

为了提高单相开路故障下五相磁通切换永磁电机的控制性能,将模型预测转矩控制技术应用于其容错控制中。为了实现对基波和谐波空间状态的综合控制,该研究选择转矩、磁链幅值和谐波空间电流作为控制目标。针对容错算法中模型预测控制计算... 为了提高单相开路故障下五相磁通切换永磁电机的控制性能,将模型预测转矩控制技术应用于其容错控制中。为了实现对基波和谐波空间状态的综合控制,该研究选择转矩、磁链幅值和谐波空间电流作为控制目标。针对容错算法中模型预测控制计算量大的问题,根据直接转矩控制中设置开关状态表的思想,提出一种基于电压矢量预筛选的模型预测转矩控制策略。该方法通过确定定子磁链所处的扇区位置,并结合转矩和磁链幅值的变换,通过查表法选定对应的电压矢量集作为预测模型的备选矢量,能够在满足控制性能的基础上有效地降低遍历次数,实现简化计算。最后,通过仿真和实验,验证所提模型预测转矩控制策略的有效性。 展开更多

关键词 磁通切换永磁电机 模型预测转矩控制 预筛选 容错控制 五相

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开路及短路组合故障下容错型永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制策略的研究 被引量：4

15

作者 顾惠 王宇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期1931-1944,共14页

为了提高容错型永磁磁通切换(FTFSPM)电机驱动系统的可靠性,该文从定子磁链幅值恒定角度对电机绕组开路及短路组合故障进行分析。对绕组正常电流缺失及短路电流扰动进行磁链补偿,从而实现对电机的容错控制。然而转速的动态性能受到传统... 为了提高容错型永磁磁通切换(FTFSPM)电机驱动系统的可靠性,该文从定子磁链幅值恒定角度对电机绕组开路及短路组合故障进行分析。对绕组正常电流缺失及短路电流扰动进行磁链补偿,从而实现对电机的容错控制。然而转速的动态性能受到传统直接转矩控制中转速环PI参数的影响,因此,该文提出基于转矩冲量平衡控制的直接转矩控制策略,利用动态过程前后转矩冲量值不变,推导系统发送前进矢量与后退矢量的作用时间,使得电机在组合故障容错后的转速动态性能达到最优。通过仿真和实验实现了电机在开路及短路组合故障下的转矩冲量平衡控制,并对不同组合故障下的动态响应进行比较,验证了所提算法的正确性与有效性。 展开更多

关键词 容错型永磁磁通切换电机 绕组开路及短路组合故障 容错 转矩冲量平衡控制

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单绕组无轴承磁通切换电机缺两相容错控制 被引量：1

16

作者 刘汪彤 周扬忠 《微特电机》 2021年第9期1-8,15,共9页

针对六相无轴承磁通切换电机(BFSPMM),提出了一种在缺两相的情况下实现转矩和悬浮控制的方法。由于六相电机在不引出中性点的情况下只有5个可独立控制的自由度,在缺两相的情况下,没有足够的自由度可同时控制转矩平面和悬浮平面,所以提... 针对六相无轴承磁通切换电机(BFSPMM),提出了一种在缺两相的情况下实现转矩和悬浮控制的方法。由于六相电机在不引出中性点的情况下只有5个可独立控制的自由度,在缺两相的情况下,没有足够的自由度可同时控制转矩平面和悬浮平面,所以提出一种引出电机中性点的电路拓扑。基于该控制拓扑,推导出缺相运行控制策略。用中性点的自由度平衡缺相后的转矩电流和悬浮电流,实现电机的转矩和悬浮的稳定控制。仿真验证了该理论的可行性。 展开更多

关键词 无轴承磁通切换电机(BFSPMM) 六相电机 容错控制 缺两相 中性点

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