学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无轴承永磁薄片电机绕组及功率系统故障容错控制的研究

作　者: 任新宇
导　师: 王晓琳
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 无轴承永磁薄片电机 单绕组 H桥 绕组故障 功率逆变器故障 容错控制
分类号: TM351
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 13次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


单绕组无轴承永磁薄片电机由于其结构的特殊性，可实现定转子隔离运行，同时具有一定的容错性能，因此具有集成度高、无摩擦、超纯净、可容错等优点，在航空航天、医疗化工、半导体工业等领域有着较为广阔的应用前景。本文以多相单绕组无轴承永磁薄片电机为研究对象，对该类电机在绕组故障及功率逆变器故障状态下的容错控制进行了研究，主要工作内容如下：首先，根据无轴承永磁薄片电机的基本结构和气隙磁密分布情况，推导了短路电流数学模型。通过分析比较电机绕组互感、绕组自感、永磁体对短路电流的影响，对电流模型进行了简化。在此基础上，对短路电流进行瞬态分析，指出短路电流中不可忽略的瞬态分量。其次，对电机在任意相绕组同时发生开路、短路故障时的系统容错性进行了研究，提出了判断容错控制可行性的理论依据，避免了仿真和实验的盲目性。针对目前不同类型的电机故障容错控制策略不统一的问题，提出了基于矩阵形式的无轴承永磁薄片电机统一容错控制策略。该策略可实现电机单相故障和两相同时故障的容错控制，有限元仿真和样机实验均验证了该策略的正确性。再次，对基于H桥的电机功率逆变器发生故障给系统造成的影响进行了分析，总结了开关器件发生开路和短路故障时H桥的工作模态以及故障对系统造成的影响。提出了开关器件发生故障后的保护方法，将开关器件故障转变为绕组类故障实现容错控制。在理论研究基础上，以相1和相2中功率器件发生开路或短路故障为例，在原理样机上进行了实验验证。最后，在基于TMS320F2812为核心的数字控制系统上，设计了原理样机软件控制系统，编写了上述故障诊断及容错控制程序。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-14
第一章 绪论  14-22
  1.1 引言  14
  1.2 无轴承薄片电机简介  14-17
    1.2.1 无轴承薄片电机的研究背景  14-15
    1.2.2 无轴承薄片电机结构与工作原理  15-16
    1.2.3 应用领域  16-17
  1.3 无轴承永磁薄片电机及容错控制技术研究现状  17-19
    1.3.1 单绕组无轴承永磁薄片电机  17-18
    1.3.2 电机容错控制  18-19
    1.3.3 功率逆变器容错控制  19
    1.3.4 研究现状小结  19
  1.4 本文主要研究意义及内容  19-22
    1.4.1 课题研究意义  19-20
    1.4.2 本文研究内容  20-22
第二章 无轴承永磁薄片电机短路电流分析与建模  22-31
  2.1 引言  22
  2.2 无轴承永磁薄片电机结构与数学模型  22-23
    2.2.1 电机结构  22-23
    2.2.2 电机数学模型  23
  2.3 短路电流分析与建模  23-28
    2.3.1 短路电流表达式  23-25
    2.3.2 数学模型简化  25-27
    2.3.3 短路电流瞬态分析  27-28
  2.4 仿真分析与实验结果  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第三章 电机容错控制策略及容错可行性分析  31-50
  3.1 引言  31
  3.2 统一的容错控制策略  31-32
  3.3 容错控制可行性的判别方法  32-36
    3.3.1 判别依据  32
    3.3.2 六相无轴承永磁薄片电机容错可行性分析  32-36
  3.4 有限元仿真分析  36-43
    3.4.1 仿真方法介绍  36-37
    3.4.2 开路故障仿真  37-40
    3.4.3 短路故障仿真  40-43
  3.5 实验结果  43-49
    3.5.1 实验样机控制系统  43-44
    3.5.2 开路故障实验  44-47
    3.5.3 短路故障实验  47-49
  3.6 本章小结  49-50
第四章 基于 H 桥的电机功率逆变器故障分析及容错控制  50-59
  4.1 引言  50
  4.2 H 桥驱动的单绕组无轴承永磁薄片电机系统  50-52
  4.3 H 桥模块开关管故障分析  52-55
    4.3.1 开关管开路故障分析  52-54
    4.3.2 开关管短路故障分析  54-55
  4.4 实验结果  55-58
    4.4.1 开关管故障实验方法简介  55
    4.4.2 开关管开路故障实验结果  55-56
    4.4.3 开关管短路故障实验结果  56-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 无轴承永磁薄片电机故障诊断及软件实现方法  59-65
  5.1 引言  59
  5.2 故障诊断系统  59-62
    5.2.1 绕组故障检测  59-60
    5.2.2 H 桥功率逆变器的故障诊断方法  60-62
  5.3 容错控制算法实现  62-64
    5.3.1 软件结构  62
    5.3.2 悬浮力及转矩计算  62-63
    5.3.3 容错控制算法的思路  63-64
  5.4 故障类型与可容错性总结  64-65
第六章 总结与展望  65-67
  6.1 引言  65
  6.2 本文工作总结  65-66
  6.3 有待继续深入研究之处  66-67
参考文献  67-71
致谢  71-73
攻读硕士学位期间发表论文及专利情况  73

相似论文

  1. 考虑碰撞和限位作用的三跨悬臂梁桥地震反应分析,U442.55
  2. 基于单周期控制策略的新型高效率PFC电路研究,TM46
  3. 丛枝菌根对旱作水稻/西瓜间作系统中西瓜枯萎病的影响,S436.5
  4. 阿伐他汀对糖尿病大鼠肾脏骨桥蛋白表达的影响及其分子机制,R587.2
  5. 硅桥联双脒基（锰、锌、锡）金属化合物的合成与结构,O621.2
  6. 非接触电能传输系统电能发射源的研究,TM46
  7. 彩色多普勒超声对桥本甲状腺炎伴甲减的诊断价值,R445.1
  8. 纳米LaFeO3的可控合成及其与TiO2桥联复合光催化剂建构,O643.36
  9. 预应力混凝土连续梁桥悬浇施工控制研究与实践,U445.466
  10. 从虚拟到现实—试析虚拟社区之传播明星地位对现实生活中人脉的影响,G206
  11. 冶金桥式起重机静动态特性和疲劳寿命分析,TH215
  12. 溶血磷脂酸联合骨桥蛋白对卵巢癌诊断价值的临床研究,R737.31
  13. 时滞线性系统的鲁棒容错控制器设计,TP13
  14. 使用主动限滑差速器的轮式装载机驱动性能仿真,TH243
  15. 装载机驱动桥壳疲劳寿命预测研究,TH243
  16. 两种2D伺服阀导控阻力半桥的性能比较研究,TH137.52
  17. 小型风力发电机控制系统研究,TP273
  18. 仿射型非线性系统智能故障诊断与容错控制研究,TP13
  19. 抓斗桥式双梁起重机主梁的有限元分析与改进,TH215
  20. 高功率CO2激光器箱体应力分析及光腔稳定性研究,TN248
  21. 桥墩沉降对轻轨轨道平顺度影响的研究,U213.2

中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 特殊电机 > 永磁电机
© 2012 www.xueweilunwen.com