永磁容错电机最优转矩控制策略实验

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1、第31卷第8期2010年8月航空学报ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINTCAV01．31NO．8Aug．2010文章编号：1000—6893(2010)08—1622—07永磁容错电机最优转矩控制策略实验余文涛，胡育文，郝振洋，黄文新，许顺(南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016)ExperimentalStudyonOptimalTorqueControlofFaultTolerantPermanentMagnetMotorYuWentao，HuYuweD，HaoZhenyang，HuangWenxin，XuShun(CollegeofAutom

2、ationEngineering，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)摘要：永磁容错(FTPM)电机不仅具有容错和故障隔离能力，还继承了一般永磁电机功率密度大、转矩脉动小的优点，故在航空用电力作动系统中得到大力发展。最优转矩控制(OTC)算法可以实现电机在正常和故障时(一相断路或短路)输出电磁转矩脉动最小化。本文设计了750W六相十极FTPM电机最优转矩控制系统平台，提出了两种简单实用的绕组故障诊断方法，对最优转矩控制算法进行了实验研究。实验结果表明，该算法能够实现故障前后转矩转速性能基本不变

3、，且转矩脉动均小于20％，故障时动态响应快。关键词：永磁容错电机；最优转矩控制；六相十极；绕组故障；作动器中图分类号：V242．44；TM351文献标识码：AAbstract：Faulttolerantpermanentmagnet(FTPM)motornotonlyhastheabilityoffaulttolerationandisola—tion，butalsohastheadvantagesofhighpowerdensityandlowtorquerippleinheritedfromtraditionalperma—nentmagnetmotor，whichmakesitde

4、veloprapidlyinaeronauticalelectricactuationsystem．Optimaltorquecontrol(OTC)strategycangetaripple-freeelectromagnetictorqueunderbothhealthyandfaulted(onephaseisshort-circuitoropen-circuit)conditions．Inthisarticle，tWOsimpleandreliablewindingfaultdiagnosismethodsareproposedbasedonadesigned750Wsix-ph

5、aseten-poleFTPMmotorcontrolsystem．Further-more，experimentalstudyonOTCstrategyiscarriedout．TheexperimentalresultsshowthatbyOTCstrate-gY，torqueandspeedcharacteristicsunderfaultedconditionareasgoodasthoseunderhealthycondition，andtorqueripplesarebothlessthan20％．What’Smore，thedynamicresponseisfast．Key

6、words：fauhtolerantpermanentmagnetmotor；optimaltorquecontrol}six-phaseten-pole；windingfault；actuators航空上多电以及全电飞机的推广势在必行。这必然要求舵面控制、刹车等电力作动系统具有高的安全可靠性和容错性[I≈]。电力作动器可靠性技术主要分为冗余和容错两种[3q]。冗余技术是通过储备冗余保证系统的容错运行。缺点是设备利用率低，功率密度小。目前国内外研究的热点是基于工作冗余的容错技术，涉及领域有容错式电机本体、驱动拓扑以及容错控制算法。开关磁阻(SR)电机和双凸极永磁(DSPM)电机具有容错性

7、，然而采用一般控制方法时，输出转矩脉动较大，均不低于40％[4-e]。1995年，英国的B．C．Mecrow教授首次提出永磁容错(FTPM)电机[7]的概念，该电机不仅具有容错和故障隔离的能力，还继承了一般永磁电机功收稿日期：2009—08—20；修订日期：2009—11—16基金项目：国家自然科学基金(50877035)通讯作者：胡育文E—mail：huyuwen@nuaa．edu．en率密度大、转矩脉动小的优点。国外已将FTPM