容错式混合励磁轴向磁场磁通切换电机控制策略研究

摘要

容错式混合励磁轴向磁场磁通切换(Fault-Tolerant Hybrid Excited Axial Field Flux-Switching,FT-HEAFFS)电机是一种新型定子双凸极永磁电机,具有轴向尺寸短、转子结构简单、转矩密度大和容错能力强等优势,适用于电动汽车的电驱动系统.为提高电驱动系统带故障运行性能,并降低电机铜耗,提出一种基于模型预测转矩控制的FT-HEAFFS电机容错控制策略.本文在一台6/13极FT-HEAFFS电机的结构特征和数学模型基础上,针对三相四桥臂容错逆变器拓扑,基于恒磁动势和铜耗最小原则,分别对模型预测转矩控制和直接转矩控制下的FT-HEAFFS电机容错控制系统进行仿真研究.仿真结果表明,电机单相开路故障容错后,两种控制方法均可在降低铜耗的情况下维持电机转矩、磁链基本不变,保证系统稳定运行.相比于直接转矩控制,采用模型预测转矩控制的FT-HEAFFS电机容错控制系统具有较小的转矩和磁链脉动,更适合用在电动汽车的FT-HEAFFS电机调速控制系统中.