双余度开关磁阻电机优化及容错设计

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1、硕士学位论文（工程硕士）双余度开关磁阻电机优化及容错设计DUALCHANNELSWITCHEDRELUCTANCEMOTOROPTIMIZATIONANDFAULTTOLERANTDESIGN董磊哈尔滨工业大学2016年9月万方数据国内图书分类号：V216.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文双余度开关磁阻电机优化及容错设计硕士研究生：董磊导师：付艳明副教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天一院十八所答辩日期：2016年9月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:V216.5U.D.C:621

2、.3DissertationfortheMasteralDegreeinEngineeringDUALCHANNELSWITCHEDRELUCTANCEMOTOROPTIMIZATIONANDFAULTTOLERANTDESIGNCandidate：DongLeiSupervisor：AssociateProf.FuYanmingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlengineeringChinaAcademyofLaunchVehicleTechnologyAffiliation：

3、thThe18ResearchInstituteDateofDefence：Sept,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据摘要摘要开关磁阻电机具有结构简单、调速范围宽等一系列性能优点，已广泛应用在工业生产与航空航天等领域中。双余度开关磁阻电机每相绕组由相对定子齿极上的两个绕组组成，每个绕组均可以进行独立控制，有效提高了开关磁阻电机在航空航天等高可靠性领域的应用深度。本文针对开关磁阻电机在高可靠性领域的应用需求，对双余度开关磁阻电机优化和容错设计展开研究，主要研究内容如下：首先，

4、对双余度开关磁阻电机的基本结构和工作原理进行分析，从能量的角度对开关磁阻电机的绕组电感和电磁转矩变化规律展开研究。在此基础上分析双余度开关磁阻电机每相的两个绕组间的相互耦合规律，建立适合于双余度开关磁阻电机的数学模，并结合传统交流电机的设计方法和双余度开关磁阻电机的结构特点，对双余度开关磁阻电机的基本电磁尺寸设计进行探讨。其次，在分析双余度开关磁阻电机电磁特性的基础上，利用有限元仿真软件研究开关磁阻电机结构参数对电机运行性能的影响，寻求电机输出电磁转矩最优时的定转子参数，研究开通角和关断角对开关磁阻电机转矩特性的影响，总结不同开通角和关断角的组合方式对电机输出转矩的影响

5、规律，从而归纳出适合于双余度开关磁阻电机的优化方法。再次，对双余度开关磁阻电机的绕组故障容错性能展开研究。在分析单相、双相以及三相绕组故障下的开关磁阻电机电磁特性的基础上，对双余度开关磁阻电机在不同绕组故障下的容错运行机理展开研究，并结合联合仿真实验平台对不对称半桥驱动下双余度开关磁阻容错电机的低速性能和高速性能进行分析，通过实验数据验证双余度开关磁阻电机驱动系统在不同绕组故障下容错运行的可行性。最后，研制一台双余度开关磁阻电机，并搭建双余度开关磁阻电机驱动控制系统实验测试平台，完成对电机电阻、电感和矩角特性等静态测试实验，以及电机负载特性和效率特性等动态测试实验。通过

6、实验数据与仿真结果的对比，验证理论分析的正确性。关键词：双余度；开关磁阻电机；绕组故障；容错I万方数据AbstractAbstractSwitchedreluctancemotorhasmanyadvantages,suchassimplestructure,widespeedrange,andsoon.Ithasbeenwidelyusedinmanyfields.Eachphaseofdualchannelswitchreluctancemotoriscomprisedwithtwowindings,whichcanbeindependentlycontrolled

7、.Theindependentwindingswilleffectivelyimprovetheapplicationrangeofswitchedreluctancemotorinhighreliabilityfieldssuchasaerospace.Aimingattheapplicationrequirementofswitchedreluctancemotorinhighreliabilitydomain,thispaperresearchesontheoptimaldesignandfaulttoleranttechnolog