电励磁双凸极电机电动运行故障诊断与容错控制

摘要

作为一种新型的起动发电机，电励磁双凸极电机具有结构简单、励磁电流可控以及机械强度高等优点，在航空等对可靠性要求高的领域受到了广泛关注。电励磁双凸极电机驱动系统包括电励磁双凸极电机、功率变换器、控制器等，其中功率变换器是易发生故障的薄弱环节，因此研究电励磁双凸极电机电动运行的故障诊断与容错控制方法具有重要意义。　　本文首先介绍了课题的研究背景，阐述了电励磁双凸极电机在本体设计、电动运行、发电运行方面的研究现状以及功率变换器在故障诊断与容错控制方面的研究现状。进一步地，给出了电励磁双凸极电机的数学模型，分析了其电动工作原理及常用的控制策略。　　然后，针对故障率较高的单管开路故障，分析了功率变换器故障前后电励磁双凸极电机的工作特性。在此基础上，通过重构功率变换器的电流导通回路，提出了基于测试脉冲注入的故障诊断方法；通过分析电励磁双凸极电机不同的控制方式，提出了基于工作状态变换的故障诊断方法；对比提出的两种故障诊断方法，总结各自的优缺点。完成故障诊断后，为了减小功率变换器单管开路故障对电励磁双凸极电机电动运行的影响，提出了基于不对称控制的容错方法。　　最后，建立了电励磁双凸极电机控制系统的仿真模型，仿真结果验证了理论分析的正确性。搭建了电励磁双凸极电机控制系统的实验平台，编写了对应功能的控制程序并进行实验验证，实验结果验证了本文所提故障诊断与容错控制方法的有效性。

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