铁氧体助磁的五相同步磁阻电机一相开路研究

当传统三相永磁同步电机发生一相开路故障后电机的转矩输出能力下降,转矩波动大,五相永磁同步电机具有输出转矩波动小和容错能力强的突出优点,在电动汽车、军事和伺服电机场合中应用十分广泛。由于五相电机成本随着相数的增加而增加和铁氧体具有的价格优势,五相电机转子中采用铁氧体助磁结构。为了研究铁氧体助磁的五相同步磁阻电机发生一相开路故障后电机的容错性能,采用了故障前后总磁动势不变原则的容错控制策略,合理调整剩余四相电流幅值和相位来探讨电机一相开路后的电机性能。建立铁氧体助磁的五相同步磁阻电机(PMa-SynRM)有限元分析(FEA)模型,对五相电机正常、一相开路故障和采用容错控制(FTC)策略后3种状态的转矩波动、效率、转子受到不平衡径向磁拉力、铁氧体的退磁和电机温升情况进行了分析对比。结果表明:在一相开路故障状态下,电机的转矩脉动和转子受到不平衡径向磁拉力变大。采用容错控制后,电机转矩波动、转子受到不平衡径向磁拉力和铁氧体的退磁风险得到改善,但由于铜耗的增加造成电机的效率降低,整体温度升高,一相开路故障和采用容错控制后的绕组温度均呈现不均匀分布。在五相电机一相开路的研究基础之上,为五相及更多相的电机的探究提供依据。

基于谐波电流抑制的双三相PMSM容错型直接转矩控制

针对六相PMSM电机直接转矩控制系统在缺相运行时存在的转矩脉动大和电流谐波大等问题,提出了改进方法。根据矢量空间解耦的思想,推导出电机缺相后的数学模型和电压矢量方程,通过方程画出缺相后的电压矢量在基波平面和谐波平面的分布,分析了电压利用率的问题,在利用原始矢量制作出电机故障前后共用一个开关表的基础上,加入虚拟矢量合成后减少电流谐波的想法,以减小电机在直接转矩控制系统中缺相运行时的转矩脉动和电流谐波。利用虚拟合成矢量制作出电机在故障前后共用的一个开关表。仿真建模并验证了该方法的正确性。

共母线开绕组永磁同步电机缺相容错型直接转矩控制

为了进一步提升共母线开绕组永磁同步电机系统在一相开路故障情况下的运行性能,提出一种基于改进空间矢量调制的缺相容错型直接转矩控制策略。首先,分析共母线开绕组永磁同步电机直接转矩控制系统无故障和一相开路时运行机理上的区别。基于此,对直接转矩控制系统中电磁转矩、定子磁链的控制器进行重构,并将零序电流控制器移除。采用重构后的电磁转矩、定子磁链控制器可生成定子电压参考值。然而,如若继续沿用无故障时的空间矢量调制策略,将无法生成所需的实际定子电压。为此,在分析剩余非故障相所能产生电压矢量的基础上,提出一种改进型空间矢量调制策略。最后,在一台功率为1kW的开绕组永磁同步电机上对所提容错型直接转矩控制策略进行验证。实验结果表明,采用所提策略使得该电机驱动系统在发生一相开路故障的情况下仍具有较小的电磁转矩和定子磁链纹波。

基于Matlab的异步电动机定子绕组故障仿真

定子绕组故障是电动机典型故障之一,通过引入不对称矩阵来描述定子绕组出现故障时定子参数的变化,并利用Matlab/Simulink构建仿真模型,对定子绕组部分短路和定子绕组一相开路故障进行仿真,取得了很好的效果。

变频器——感应电机调速系统的故障分析

分析了变频器感应电机系统可能出现的故障工况 ,并对其中的一相开路故障进行了仿真。由仿真结果可以看出 ,在一相开路故障情况下 ,电磁转矩会出现很高的二倍频分量。低频脉动转矩的出现对系统的运行会带来不利影响 ,造成系统运行的不稳定 ,对此应通过一些控制策略如谐波注入法等进行改进。