新型五相磁通切换永磁电机容错控制研究
永磁无刷电机具有高功率密度、高效率等优点，在工农业生产、军事装备等领域中得到了广泛的关注［1］。近年来，随着现代电力电子技术的发展，多相电机驱动系统得以不再受逆变器相数的限制，相比于传统三相电机的优势愈发明显，在诸多大功率、低电压、高可靠性领域得到了广泛应用［2-4］。但是，传统的永磁电机(包括永磁同步电机和永磁无刷直流电机)，由于永磁体置于电机的定子，其永磁体散热、转子可靠性问题不容忽视［5］。近年来发展起来的定子型永磁型电机，由于其永磁体置于定子上，更易于采取冷却措施，可有效避免永磁体过热所引起的不可逆退磁，转子上无永磁体、无绕组，具有结构简单、适合高速运行、冷却方便、容错性能好等优点［6-7］。而另一方面，电机驱动系统的可靠性技术越来越受到国内外学者的重视［8-10］，但对于多相定子永磁型电机驱动系统的容错控制技术研究却鲜有报道。
本文的目的是提出一种新型五相磁通切换永磁(Flux-switchingPermanent-magnet，FSPM)电机，并研究其容错控制策略。该电机兼具多相电机与定子型永磁电机的双重优点，具有功率密度高、容错性能好的优点。在考虑磁阻转矩作用的基础上，提出容错控制策略，并建立瞬态场路耦合仿真模型，用以验证该容错控制方法的有效性。
1五相FSPM电机结构和特性
1.1电机结构
本文所提出的20/22极五相FSPM电机，如图1所示。其永磁体切向交替嵌入在定子齿中，定子上开有20槽，槽内分有两套绕组，电枢磁链与永磁磁链相垂直，避免了永磁体产生不可逆退磁和过热现象。根据“磁阻最小原理”，磁通永远都是通过磁阻最小的路径闭合的。在图2所示位置，永磁磁通在数量上保持不变，但其穿行的路径对绕组来说恰好反向。正是基于这一原理，当转子作连续运动时，绕组里匝链的永磁磁通就会不断地在正负最大值之间呈周期性变化，故称之为“磁通切换”。