【摘 要】
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定子错位型混合励磁轴向磁通切换（Twisted-Stator Hybrid Axial Field Flux-Switching,TS-HAFFS）电机,具有轴向尺寸短、转矩密度大、调节范围宽、容错能力强等优点,适用于航空航天、生产制造、电动汽车等电机驱动系统。由于电驱动控制系统的复杂性和运行工况的多样性,其易发生故障,严重时或将造成重大安全事故。因而故障必须及时发现解决,甚至要求系统能够带故障容
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金项目（51807093）； 中国高校基本科研专项资金（30919011244）；
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定子错位型混合励磁轴向磁通切换（Twisted-Stator Hybrid Axial Field Flux-Switching,TS-HAFFS）电机,具有轴向尺寸短、转矩密度大、调节范围宽、容错能力强等优点,适用于航空航天、生产制造、电动汽车等电机驱动系统。由于电驱动控制系统的复杂性和运行工况的多样性,其易发生故障,严重时或将造成重大安全事故。因而故障必须及时发现解决,甚至要求系统能够带故障容错运行。为提高电驱动系统在故障状态下的运行性能,本文基于一台三相6/10极TS-HAFFS电机,针对电枢绕组开路故障下的容错控制策略进行深入研究,主要研究内容如下:1.阐述TS-HAFFS电机基本结构与运行原理,通过三维有限元仿真对TS-HAFFS电机空载永磁磁链、空载反电动势、电感等静态电磁性能进行分析。在此基础上,分别在定子ABC和转子dq轴坐标系下建立TS-HAFFS电机的数学模型。2.分析适用于TS-HAFFS电机的矢量控制方法,介绍四种电流控制算法中的id=0控制原理,建立TS-HAFFS电机采用id=0控制时的系统控制框图。基于恒定磁动势原理,针对电枢绕组发生单相开路故障,提出TS-HAFFS电机的电枢绕组容错控制策略和励磁绕组容错控制策略。3.基于MATLAB/Simulink平台,搭建包括TS-HAFFS电机本体、主功率变换器、主控制器、励磁绕组及其功率变换器在内的电枢绕组容错控制系统仿真模型。以电枢绕组发生单相开路故障为例,通过设置电机正常运行、故障运行、容错运行三态结合的动态仿真方式,研究电枢绕组容错策略的特点与容错性能。4.基于MATLAB/Simulink平台,分别搭建励磁绕组用于调速控制的仿真模型和励磁绕组用于容错控制的仿真模型。重构主控制器、励磁绕组及其功率变换器的模型。采用定子1上3组励磁线圈分开建模与控制、定子2上励磁线圈串联成一个整体的方式,分别对电机正常运行时励磁绕组对转速与转矩的调节能力和故障状态下励磁绕组容错控制性能进行仿真研究与分析。5.基于实时数字控制系统RTU-BOX,搭建TS-HAFFS电机容错控制的实验平台,分别对正常运行下电机输出性能、电枢绕组容错控制下电机输出性能及励磁绕组容错控制下电机输出性能进行实验与对比分析。
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