永磁容错电机及其控制

目录 前言 第1章 容错电机系统概述 1 1.1 电机系统可靠性问题的提出 1 1.2 电机系统可靠性技术研究现状 1 1.2.1 可靠性基本理论 2 1.2.2 电机系统主要故障 4 1.3 容错电机拓扑结构 5 1.4 容错驱动控制系统 8 1.4.1 容错控制方法 9 1.4.2 最优容错电流的生成 10 1.4.3 参考容错电流的精确跟踪.11 1.5 本章小结 11 参考文献 11 第2章 永磁电机容错设计理论 15 2.1 引言 15 2.2 永磁容错电机关键参数.15 2.2.1 绕组因数 15 2.2.2 耦合因子 17 2.2.3 漏感系数 20 2.2.4 槽极配合 20 2.3 电机尺寸参数计算与优化 21 2.3.1 电机尺寸计算 21 2.3.2 电机拓扑结构 23 2.3.3 电机参数优化 25 2.4 电机性能分析.32 2.4.1 电磁性能分析 32 2.4.2 容错性能分析 42 2.5 实验验证 43 2.6 本章小结 46参考文献 46 第3章 永磁容错电机磁场调制设计方法 48 3.1 引言 48 3.2 磁齿轮效应 48 3.2.1 磁齿轮结构 48 3.2.2 磁齿轮运行原理 49 3.2.3 磁齿轮运行原理验证 51 3.3 复合磁齿轮永磁容错电机 54 3.3.1 电机拓扑结构设计 54 3.3.2 复合磁齿轮永磁容错电机仿真分析与实验验证 60 3.4 永磁容错游标电机 68 3.4.1 永磁游标电机结构特征与工作原理 68 3.4.2 永磁容错游标电机拓扑结构 72 3.4.3 永磁容错游标电机仿真分析与实验验证 83 3.5 本章小结 88 参考文献 89 第4章 磁通切换式永磁容错电机 91 4.1 引言 91 4.2 磁通切换式永磁容错电机结构特征和运行原理 91 4.3 电机气隙磁密谐波分析 97 4.3.1 空载气隙磁密 98 4.3.2 电枢磁场气隙磁密 100 4.3.3 有限元仿真验证 105 4.4 电机转矩 107 4.5 永磁体涡流损耗及其抑制 111 4.5.1 涡流损耗模型 111 4.5.2 新转子磁障结构 114 4.5.3 磁障对电机电磁性能的影响 115 4.6 实验验证 119 4.7 本章小结 123 参考文献 124 第5章 基于滞环脉宽调制技术的容错控制策略 126 5.1 引言.126 5.2 正弦反电势永磁容错电机开路容错控制策略 126 5.3 正弦反电势永磁容错电机短路容错控制策略 1295.4 梯形反电势永磁容错电机的容错控制策略 131 5.5 仿真分析与实验验证 134 5.5.1 仿真分析 134 5.5.2 实验验证 136 5.6 本章小结 138 参考文献 138 第6章 基于载波脉宽调制技术的容错控制策略 140 6.1 引言 140 6.2 降阶变换矩阵 140 6.2.1 基波空间系数的确定 140 6.2.2 三维空间矩阵求解 144 6.3 基于降阶矩阵的数学模型 145 6.3.1 单相开路故障下的解耦模型 145 6.3.2 双相开路故障下的解耦模型 148 6.3.3 单相短路故障下的解耦模型 149 6.4 基于CPWM的容错控制 150 6.4.1 仅基波空间容错控制 150 6.4.2 三维空间谐波注入容错控制 153 6.5 仿真分析与实验验证 162 6.5.1 仿真分析 162 6.5.2 实验验证 165 6.6 本章小结 169 参考文献 169 第7章 基于空间电压矢量调制技术的全矢量容错控制策略 171 7.1 引言 171 7.2 正常运行 SVPWM调制技术 171 7.2.1 逆变器模型及空间电压矢量分析 171 7.2.2 相邻最大两矢量SVPWM 173 7.2.3 相邻最近四矢量SVPWM 175 7.3 容错运行SVPWM调制方式.177 7.3.1 电机缺相时空间电压矢量分布 178 7.3.2 对称容错SVPWM 179 7.3.3 不对称容错 SVPWM 182 7.4 全矢量容错控制仿真与实验 183 7.4.1 仿真分析 1837.4.2 实验验证 185 7.5 本章小结 188 参考文献 188 第8章 基于直接转矩的容错控制策略 189 8.1 引言 189 8.2 控制结构重构 189 8.2.1 降阶变换矩阵的确定 189 8.2.2 故障下的数学模型 197 8.3 容错DTC开关表 198 8.3.1 DTC容错控制单矢量开关表 198 8.3.2 DTC容错控制虚拟电压矢量开关表 199 8.4 基于DTC的容错控制 200 8.4.1 单矢量DTC容错控制 200 8.4.2 虚拟电压矢量DTC容错控制 202 8.5 仿真分析与实验验证.204 8.5.1 仿真分析 204 8.5.2 实验验证 204 8.6 本章小结 208 参考文献 208 第9章 基于模型预测的容错控制策略 209 9.1 引言 209 9.2 控制结构重构 209 9.2.1 降阶变换矩阵的确定 209 9.2.2 故障下的数学模型 211 9.3 故障控制集 214 9.3.1 基本控制集 214 9.3.2 多矢量控制集 218 9.4 基于有限控制集模型预测的容错控制 220 9.4.1 基于单矢量的模型预测容错控制 220 9.4.2 基于多矢量的模型预测容错控制 224 9.5 仿真分析与实验验证 226 9.6 本章小结 231 参考文献 231 第10章 考虑磁阻转矩的容错控制策略 233 10.1 引言 23310.2 MTPA容错控制必要性分析 233 10.3 正常运行MTPA控制策略 234 10.3.1 MTPA控制发展.234 10.3.2 基于矢量注入的MTPA控制 235 10.3.3 虚拟信号注入的MTPA控制 238 10.4 容错运行MTPA控制策略 241 10.4.1 单相开路 241 10.4.2 双相开路 243 10.5 仿真分析与实验验证 245 10.6 本章小结 252 参考文献 253 索引 255