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多冗余永磁无刷直流电机研究
资料介绍
本文研究了一种外转子多冗余永磁无刷直流电机及其控制系统拓朴结构，将定子绕组设计成四个独立的三相绕组，共用同一个转子，构成四个子电机。该结构中各子电机在电路上相互独立，一个子电机的故障不会对其它子电机的运行产生大的影响，可对各子电机进行单独控制，各子电机互为热备份，从而使整个电机系统具有良好的容错性能。
本文首先基于多冗余永磁对无刷直流电机的工作原理，建立了数学模型，分析了多冗余永磁无刷直流电机的本体设计特点，研究了可行的极槽配合规律和相应的绕组布置方法，采用有限元Maxwell2D对样机进行了本体的电磁方案设计，并仿真分析了样机的磁场分布、空载反电势及稳态运行性能。设计了基于dsPIC单片机的多冗余永磁无刷直流电机控制系统，完成了控制器的功率模块电路、控制模块电路及上位机系统的硬件和软件设计，通过执行上位机发出的控制命令可以对四个子电机进行单独的转矩控制。在此基础上，建立了基于Ansoft/Maxwell与Simplorer的联合仿真系统模型，研究了该电机在各子电机不同组合运行时的运行性能，并着重研究了该系统在子电机开路、短路等故障模式下的转矩补偿方法，验证了上述拓扑结构的电机具有良好的容错性能。另外，制作了电机本体样机，搭建了实验平台，并在实验平台上对该电机的稳态运行性能及容错性能进行了实验验证。
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