磁路并联式磁通切换双定子电机驱动性能研究

摘要

磁通切换双定子电机（简称DS-FSPM电机）是一种新型定子永磁型双定子电机，由于两套独立定子绕组的存在，使得电机不仅具备磁通切换电机的诸多优点，而且电机的控制策略更为灵活。由于DS-FSPM电机启动转矩大，功率密度高，且具备优异的容错性能，故在新能源汽车，航天航空等领域有广泛的应用前景。本文以DS-FSPM电机为研究对象，深入分析了电机的运行原理，数学模型，控制策略和一些工况。
　　论文主要研究成果包括以下几个方面:
　　第二章，首先介绍了FSPM电机的结构和运行原理，并在此基础上，分析了DS-FSPM电机的结构和运行原理。最终推导了DS-FSPM电机在定子坐标系和转子坐标系下的数学模型。
　　第三章，根据DS-FSPM电机定位力矩幅值与转子位置角相关的特性，提出了通过DS-FSPM电机内外定子错齿的方法来抑制定位力矩。并在仿真平台和实验平台上，验证了理论的可行性。
　　第四章，分析了DS-FSPM电机在双三相和准六相两种拓扑结构下，发生各种故障组合时，转矩脉动的矢量图，且推导出两种拓扑结构的差异。并提出了最优电流控制策略，使得DS-FSPM电机在故障状态下仍能稳定运行。最终在DS-FSPM电机双三相拓扑结构仿真和实验平台下验证最优电流控制策略的性能。
　　第五章，介绍了DS-FSPM电机实验平台的构架。并详细介绍了DS-FSPM电机的参数，实验平台控制电路，驱动电路等硬件模块。
　　第六章，介绍了DS-FSPM电机的三种工作模式。通过实验平台模拟了DS-FSPM电机在双三相拓扑结构下，电动汽车的一些工况。验证了DS-FSPM电机动态响应快，效率高，功率密度大的特性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状与趋势

1．3 磁通切换电机的概念

1．4 双定子电机的概念

1．4．1 同心结构

1．4．2 并行结构

1．4．3 串联磁路

1．4．4 并联磁路

1．5 磁通切换双定子电机的概念

1．6 本课题研究的主要内容

第二章 DR-FSPM电机的结构及数学模型建立

2．1 DS-FSPM电机的工作原理

2．1．1 FSPM电机结构

2．1．2 FSPM电机原理

2．1．3 DS-FSPM电机的结构

2．1．4 DS-FSPM电机的原理

2．2 DS-FSPM电机的数学模型

2．2．1 电压方程

2．2．2 磁链方程

2．2．3 转矩方程

2．4 DS-FSPM电机转子坐标下的数学模型

2．5 本章小结

第三章 DS-FSPM电机转矩脉动抑制策略研究

3．1 转矩脉动对FSPM电机影响

3．2 转矩脉动产生的原因

3．3 抑制转矩脉动的措施

3．4 提出方案的可行性论证

3．4．1 MATLAB仿真分析

3．4．2 实验验证

3．5 本章小结

第四章 DS-FSPM电机容错策略研究

4．1 容错策略对电动汽车的重要意义

4．2 容错电机的研究现状

4．3 DS-FSPM电机研究内容

4．4 双三相DS-FSPM电机故障模态分析

4．4．1 多相故障状态的转矩脉动分析

4．4．2 多相故障状态表

4．4．3 最优电流直接控制原理分析

4．4．4 MATLAB仿真分析

4．4．5 实验验证

4．5 六相DS-FSPM电机故障模态分析

4．6 本章小结

第五章 DS-FSPM电机实验平台

5．1 DS-FSPM电机尺寸及样机

5．2 DS-FSPM电机实验平台控制电路

5．2．1 电流检测电路

5．2．2 过电流硬件保护电路

5．2．3 位置信号处理电路

5．2．4 DA电路

5．3 DS-FSPM电机实验平台驱动电路

5．4 DS-FSPM电机实验平台

5．5 本章小结

第六章 DS-FSPM电机工况实验结果分析

6．1 DS-FSPM电机特性

6．2 DS-FSPM电机运行工况

6．2．1 DS-FSPM电机启动性能分析

6．2．2 DS-FSPM电机抬速性能分析

6．2．3 DS-FSPM电机稳态运行性能分析

6．2．4 DS-FSPM电机制动性能分析

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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