多三相分数槽集中绕组永磁磁阻容错电机驱动系统关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51907028
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Aiming for the high reliability drives such as aerospace and eletrical vehicle applications, this project propose a fault tolerant multiple three phase fractional slot concentrated winding permanent magnet synchronous reluctance machine drive system. On one hand, this machine has the merits of non-overlapped and short end-windings as the fractional slot concentrated winding. On the other hand, the permanent magnet usage and the resultant back electromotive force are reduced owing to the permanent magnet synchronous reluctance rotor configuration, meanwhile, the permanent magnet torque and reluctance torque are comprehensively regulated to enhance the torque output. This machine utilizes the multiple three phase configuration to reduce the magnetomotive force harmonics and to realize the fault tolerant operation. This project will perform the following investigations focusing on the machine: analyze the machine operation theory and fault characteristics, propose integrated global optimization design method for the fault tolerant machine; according to the machine fault characteristics, research on the turn fault diagnosis and fault location identification technologies based on low frequency and high frequency fault signals; aiming for the post fault operation, research on the positive and negative sequence current controllers, enhanced field weakening technique and turn fault current mitigation method; establish machine drive prototype and experimental test bench system, test the machine normal operation performance and fault tolerant capabilities, and summarize the general rules for this kind of machine system. This project is a frontier topic for the Electrical Engineering and high reliability drives, it will lay the basis of theory and technique for the aerospace and electrical vehicle applications.
针对航空航天、电动汽车等高可靠驱动领域,本项目创造性地提出一种多三相分数槽集中绕组永磁磁阻容错电机驱动系统。该电机既具有分数槽集中绕组互不交叠、端部长度短的优点,又能利用永磁磁阻转子结构减少永磁体用量降低反电势,综合调配永磁转矩和磁阻转矩提升转矩输出,同时该电机采用多三相绕组结构降低绕组磁动势谐波并实现容错运行。本项目将围绕该电机系统开展以下研究:分析电机运行机理和故障特性,提出容错电机的综合全局优化设计方法;根据电机故障特性,研究基于低频和高频故障特征信号的匝间短路故障诊断及其定位方法;针对电机故障后容错运行,研究正负序双电流控制器、增强型弱磁控制技术和匝间短路电流抑制方法;构建原型样机与实验验证系统,测试电机正常运行性能和故障容错能力,并归纳该类电机系统一般规律。本项目是电气工程学科及高可靠驱动领域的前沿课题,将为该类电机系统在航空航天、电动汽车领域的应用奠定理论和技术基础。

结项摘要

本项目系统研究了一种新颖的多三相分数槽集中绕组永磁磁阻电机,该电机一方面具有分数槽集中绕组互不交叠,端部绕组短的优点,另一方面利用多三相绕组消除磁动势谐波,从而能够利用磁阻转矩,进而可以降低永磁反电势,减小因反电势过高带来的影响。围绕该电机,本项目分析了该电机的绕组极槽配合及其磁动势谐波分布,针对该电机开展了优化设计和电机性能分析,包括健康状态、开路状态、短路状态和匝间短路状态。考虑到最严重的匝间短路故障,研究了该电机在不同运行工况下的匝间短路故障电磁和热特性。采用基于2D电磁模型和3D热模型的联合仿真来分析影响匝间短路温度的关键因素。研究表明电机匝间短路的温升受到短路线圈位置、短路线圈匝数、转速和负载四个因素影响。此外本项目研究了匝间短路故障的实时检测方法,提出了一种利用PWM电压谐波产生的纹波电流来检测绕组故障的检测方式,分析了在正常工况和绕组故障情况下由高频电压谐波所产生的合成电流谐波,故障相电流纹波显著增加。由于匝间短路绕组的去磁效应,导致故障相绕组阻抗降低,因此本项目还提出一种利用等效高频阻抗的新型转向故障检测技术。它是由高频电压和电流信号得出的,这些信号是通过带通滤波器处理相电压和电流而获得的。结果表明所提出的检测方法的性能优于常规的基于高频电流纹波的方法。.本项目研究电机系统电机性能和故障容错能力由于传统分布式绕组永磁磁阻电机,在航空航天、电动汽车等关键领域具有重要的应用价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
A Novel Stator Turn Fault Detection Technique by Using Equivalent High Frequency Impedance
一种新型的基于等效高频阻抗的定子匝故障检测技术
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3009109
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE ACCESS
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Bo Wang;Jiapeng Hu;Guanghui Wang;Wei Hua
  • 通讯作者:
    Wei Hua
A Low Coupling Fault Tolerant PMA-SynRM With Mixed-Pitch Segregated Windings
具有混合节距隔离绕组的低耦合容错PMA-SynRM
  • DOI:
    10.1109/tte.2022.3165667
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON TRANSPORTATION ELECTRIFICATION
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Bo Wang;Xiaobao Feng;Jiayao Bao;Wenhan Xu;Jiabin Wang;Wei Hua;Ming Cheng;Shuangxia Niu
  • 通讯作者:
    Shuangxia Niu
Fault Operation Analysis of a Triple-Redundant Three-Phase PMA-SynRM for EV Application
用于电动汽车应用的三重冗余三相 PMA-SynRM 故障运行分析
  • DOI:
    10.1109/tte.2020.3021483
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON TRANSPORTATION ELECTRIFICATION
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Bo Wang;Jiapeng Hu;Wei Hua;Zheng Wang
  • 通讯作者:
    Zheng Wang
High Performance and Strong Fault Tolerant Triple 3-Phase PMA-SynRM With Star-Delta Windings
具有星三角绕组的高性能、强容错性三相 PMA-SynRM
  • DOI:
    10.1109/tec.2022.3157471
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Bo Wang;Linglu Luo;Wei Hua;Ming Cheng;Shuangxia Niu
  • 通讯作者:
    Shuangxia Niu
Study on the PWM Ripple Current Based Turn Fault Detection for Interior PM Machine
基于脉宽调制脉动电流的内置永磁电机匝道故障检测研究
  • DOI:
    10.1109/tte.2021.3050560
  • 发表时间:
    2021-09-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON TRANSPORTATION ELECTRIFICATION
  • 影响因子:
    7
  • 作者:
    Wang, Bo;Luo, Linglu;Wang, Zheng
  • 通讯作者:
    Wang, Zheng

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其他文献

高地温对隧道岩爆发生的影响性研究
  • DOI:
    10.16285/j.rsm.2017.2109
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    岩土力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严健;何川;汪波;蒙伟
  • 通讯作者:
    蒙伟
砂土地层浅埋暗挖隧道预加固技术研究
  • DOI:
    10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.020
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    工程地质学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪波;李铮;张哲;莫晨聪;杨意
  • 通讯作者:
    杨意
岩溶区隧道结晶堵管现象及其诱发的风险问题浅析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段海澎;陈发根;姚春江;汪波;舒文韬
  • 通讯作者:
    舒文韬
CCD与CMOS图像传感器辐射效应测试系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李豫东;汪波;郭旗
  • 通讯作者:
    郭旗
白介素-6和白介素-12在HBsAg阳性母亲婴儿乙肝疫苗免疫应答中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中华流行病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王雪飞;史晓红;许喜喜;杨志清;郝海昀;张芳;王斌;温海秀;付振东;王婷;丰淑英;汪波;王素萍
  • 通讯作者:
    王素萍

其他文献

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汪波的其他基金

多三相环形绕组永磁游标轮毂电机驱动系统
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多三相环形绕组永磁游标轮毂电机驱动系统
  • 批准号:
    52277035
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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