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作者：毛由正浙江大学

学位级别：硕士

本文研究了一种外转子多冗余永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机。该结构中各子电机在电路上相互独立,一个子电机的故障不会对其它子电机的运行产生大的影响,可... 详细信息

本文研究了一种外转子多冗余永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机。该结构中各子电机在电路上相互独立,一个子电机的故障不会对其它子电机的运行产生大的影响,可对各子电机进行单独控制,各子电机互为热备份,从而使整个电机系统具有良好的容错性能。本文首先基于多冗余永磁对无刷直流电机的工作原理,建立了数学模型,分析了多冗余永磁无刷直流电机的本体设计特点,研究了可行的极槽配合规律和相应的绕组布置方法,采用有限元Maxwell2D对样机进行了本体的电磁方案设计,并仿真分析了样机的磁场分布、空载反电势及稳态运行性能。设计了基于dsPIC单片机的多冗余永磁无刷直流电机控制系统,完成了控制器的功率模块电路、控制模块电路及上位机系统的硬件和软件设计,通过执行上位机发出的控制命令可以对四个子电机进行单独的转矩控制。在此基础上,建立了基于Ansoft/Maxwell与Simplorer的联合仿真系统模型,研究了该电机在各子电机不同组合运行时的运行性能,并着重研究了该系统在子电机开路、短路等故障模式下的转矩补偿方法,验证了上述拓扑结构的电机具有良好的容错性能。另外,制作了电机本体样机,搭建了实验平台,并在实验平台上对该电机的稳态运行性能及容错性能进行了实验验证。

关键词：无刷直流电机冗余子电机耦合仿真容错

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十八相永磁同步电机模型预测控制研究

十八相永磁同步电机模型预测控制研究

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作者：张端倪湖南大学

学位级别：硕士

多相永磁同步电机（Multi-phase Permanent Magnet Synchronous Motor,MPMSM）具有振动噪声低、电能转换效率高、电机功率密度大等优点。模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）具有建模方便、鲁棒性好、易于处理多输入多输出问... 详细信息

多相永磁同步电机（Multi-phase Permanent Magnet Synchronous Motor,MPMSM）具有振动噪声低、电能转换效率高、电机功率密度大等优点。模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）具有建模方便、鲁棒性好、易于处理多输入多输出问题等优点。将模型预测控制与多相电机结合具备较好的科研价值。本文主要工作涉及十八相永磁同步电机本体结构改进和控制算法改进。包括十八相永磁同步电机本体结构设计、模型预测电流控制改进、触发条件的加入和多相电机控制器设计等。首先,建立十八相永磁同步电机数学模型。对十八相永磁同步电机绕组本体进行改进使电机易于解耦,通过数学推导在建立电机数学模型,讨论多相电机本体和子电机的关联性,利用数学模型进一步推导电机电磁转矩计算式。利用ANSYS仿真软件建立十八相永磁同步电机的本体电磁场仿真,探索十八相永磁同步电机的运行方式。然后,对十八相永磁同步电机子电机的控制算法进行改进。针对传统电压矢量模型预测电流控制算法需遍历所有电压矢量的问题,提出了一种基于矢量预分区的模型预测电流控制算法,在原理上减小了系统控制的计算量。针对电机转速快,检测数据多的特点,在控制算法前增设触发阈值。通过比较当前电机工况与预设精度之间的差异,减小控制算法的计算频率,使得电机在保证工况所要求精度的前提下进一步减小算法计算量。之后利用仿真实验来对前文提出的理论进行验证。其次,探讨将模型预测控制理论应用于十八相永磁同步电机的可能性。研究在电机轻载（缺相）时所需采取的控制策略,对电机进行分组控制和系统控制分析。讨论电机的故障诊断与电机在运行过程中可能出现的开路故障,提出了一种电机出现开路故障时的解决方案并基于此建立预测模型、电流控制器和负载转矩观测器。仿真实验验证了上述方法的可靠性。最后,考虑十八相永磁同步电机的应用环境,对机侧整流器,网侧逆变器进行设计。完成十八相永磁同步电机及其控制系统的模块化设计,构建硬件平台,编写基于矢量分区的模型预测控制程序。本文所做电机本体与控制体系为后续研究提供新的思路,从理论研究还是工程实际角度,都具有一定的意义。

关键词：十八相永磁同步电机模型预测电流控制子电机缺相矢量分区

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多绕组永磁无刷直流电机容错性能研究

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微电机 2015年第3期48卷 34-38页

作者：毛由正王莉史涔溦浙江大学电气工程学院杭州310027 安徽医学高等专科学校基础学部合肥230601

本文提出一种多绕组永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机,由四个逆变器供电,可对各子电机进行单独控制。本文建立了该电机及控制系统基于Maxwell 2D和Simplorer的... 详细信息

本文提出一种多绕组永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构,将定子绕组设计成四个独立的三相绕组,共用同一个转子,构成四个子电机,由四个逆变器供电,可对各子电机进行单独控制。本文建立了该电机及控制系统基于Maxwell 2D和Simplorer的联合仿真模型,仿真了样机的磁场分布、空载反电势及稳态运行性能,并研究了该系统在子电机开路、短路等故障模式下的转矩补偿方法,验证了上述拓扑结构的电机具有良好的容错性能。

关键词：多绕组容错子电机联合仿真

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