無軸承開關磁阻電機容錯運行控制的基礎研究

《無軸承開關磁阻電機容錯運行控制的基礎研究》是依託南京航空航天大學，由曹鑫擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：無軸承開關磁阻電機容錯運行控制的基礎研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：曹鑫
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

本項目以無軸承開關磁阻電動機及其發電機為研究對象，研究其在故障運行狀態下的懸浮機理與容錯運行控制方式，以期從提高系統可靠性和運行穩定性角度構造具有強容錯性能的無軸承電機，以進一步推動其在高速及惡劣工況下的機電能量轉換場合中的套用。具體研究內容包括：運用場路結合方法建立無軸承電機的容錯運行數學模型，探索其容錯運行狀態下的懸浮機理；研究提高容錯運行時的輸出功率的方法，以降低故障對電機輸出性能的影響；對比研究無軸承電機在正常運行和容錯運行兩種不同工作狀態下的運行性能的變化，從而以不同的最佳化目標探索其容錯運行控制策略；探索適於高速、容錯運行的容錯型無軸承電機的本體結構，研究其懸浮機理和容錯運行控制方法；研製實驗樣機，探索和實現無軸承開關磁阻電機的高速、強容錯運行。本研究結合高速性和強容錯性的需求，研究無軸承開關磁阻電機的容錯運行控制技術，為拓寬無軸承電機的套用領域和推動其實用化奠定基礎。

結題摘要

本課題將開關磁阻電機的容錯運行能力與無軸承電機技術相結合，研究了無軸承開關磁阻電機（BSRM）的容錯運行控制技術。主要研究內容包括：建立了雙繞組BSRM缺相運行時的數學模型，研究其轉矩最佳化控制策略和懸浮力補償控制策略；研究雙繞組BSRM繞組短路故障時的短路電流模型、徑向力和轉矩模型，確立了徑向力補償繞組選取原則，實現繞組短路故障下的懸浮運行；針對單繞組BSRM，研究了不同繞組開路故障以及繞組短路故障時的懸浮力補償原則及其控制策略；在考慮雙相耦合的基礎上，建立兩相多齒極同時導通的電機數學模型，研究了BSRM故障運行時的電磁力分布特性；為進一步提高BSRM運行性能，提出BSRM直接轉矩和直接懸浮力控制方法，能夠有效降低轉矩脈動和懸浮力波動。