《高可靠性定子永磁型電機驅動系統及其容錯控制》是依託東南大學，由程明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高可靠性定子永磁型電機驅動系統及其容錯控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：程明
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
克服傳統容錯電機的諸多缺點，提出一種全新的高可靠性、高性能的容錯電機，研究其驅動控制技術。探索電機的分析理論、參數計算、設計方法、控制策略；運用可靠性理論建立可靠性預測模型，分析驅動系統的可靠性，對電機進行可靠性設計，研製以定子永磁型容錯電機為核心的高可靠性電機驅動系統；研究無位置感測器控制技術，提高系統可靠性；研究系統故障診斷方法，提出適合於該種電機的容錯控制策略，實現高性能和高可靠性的最佳化結合；研究故障狀態下電機驅動系統的分析方法，建立磁場、電路的瞬態聯合仿真模型，進行系統級仿真；提煉基礎科學問題，探索提高電機驅動系統可靠性的一般性規律。本項目屬自動化、電氣和機械學科交叉的套用基礎領域，內容居於國內外同類研究前列。本項目的完成將使電機驅動系統的可靠性理論和容錯技術提升到新水平，為更好地滿足航空航天、軍事裝備等領域的發展需要奠定理論與技術基礎。
結題摘要
以定子永磁型電機為研究對象，研究了該類電機系統的可靠性技術相關問題，提出了新型容錯式電機結構和容錯控制和故障診斷策略，進行了實驗分析和驗證。研究表明，定子永磁型容錯電機不僅具有效率高、功率密度高等傳統轉子永磁型電機的諸多優點，而且更兼具轉子結構簡單、堅固以及永磁體易於散熱等優點，在航空航天、軍事裝備、電動汽車等對系統效率和連續運行有較高要求領域具有很好的套用前景。研究了具有單極性永磁磁鏈的定子永磁型電機——雙凸極永磁電機的容錯控制策略，基於二相、三相和四相電機結構，考慮其空載反電勢特性（梯形波或正弦波），分別提出了容錯控制策略。研究了具有雙極性永磁磁鏈的定子永磁型電機——磁通切換永磁電機的容錯控制策略，建立了基於轉子坐標系的電機數學模型，提出了基於定子磁場定向的容錯矢量控制策略。提出了具有模組化結構的新型定子永磁型電機——模組化磁通切換永磁電機，建立了有限元分析模型，研究了該種電機的靜態特性。提出了一種新型模組化初級永磁直線電機——直線模組化磁通切換永磁電機，分析了定位力特性，提出了互補性結構，在降低電機推力波形的基礎上，提高了容錯能力強。提出了具有冗餘結構的新型定子永磁型電機——雙通道磁通切換永磁電機，分析了繞組結構特點以及電磁特性，基於諧波轉矩相互抵消的原則，推導了適用於該種電機結構的容錯控制策略。提出了注入諧波電流的定子永磁型電機容錯控制策略，在實現電機容錯運行的同時，降低損耗。研究了故障診斷策略，運用多迴路理論建立電機故障模型，基於小波分解分析故障特徵，採用神經網路進行故障診斷。建立了多種定子永磁型電機驅動控制系統的場路耦合仿真模型，為電機驅動系統的故障分析提供了良好的仿真平台。基於DSP和dSPACE的電機數字驅動控制系統，實驗驗證了多種定子永磁型電機的容錯運行，為開發出高可靠性、高效率電機驅動系統提供了實驗基礎。共發表論文28篇，其中SCI收錄14篇（10篇論文發表於IEEE Transactions彙刊），累計SCI影響因子超過36；授權發明專利10項；相關成果獲軍隊科技進步一等獎、教育部技術發明一等獎、全國優秀博士學位論文提名獎等8項獎勵。
