五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行,针对这种故障状况,提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型;进而为使机电能量实现平稳转换,重新构建降阶变换矩阵,得到故障后剩余相容错电流表达式;然后利用SVPWM技术,计算故障下空间电压矢量,建立6个扇区,进行目标矢量合成,进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间,并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序;最后进行Matlab/Simulink仿真验证,仿真结果与理论计算一致,有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略,五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善,电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析,证明所提策略存在优越性。

基于虚拟定子磁链的五相圆筒永磁电机两相开路故障容错直接推力控制

为实现五相圆筒永磁电机(tubular permanent-magnet motor,TPMM)在任意两相开路故障情况下的平稳运行,该文提出一种基于虚拟定子磁链的容错直接推力控制(fault-tolerant direct thrust-force control,FT-DTFC)策略。在两相静止坐标系中提出虚拟定子磁链,结合由最优容错电流推导出的降阶正交变换矩阵,求出补偿电压。采用该电压在两相静止坐标系上消除任意两相开路故障的TPMM模型的不对称性,进而实现定子磁链和电流矢量在两相静止坐标系上的圆形轨迹。最后,在传统直接推力控制基础上构建FT-DTFC控制器。仿真和实验结果表明所提出的容错策略能使TPMM在任意两相开路故障情况下具有平滑的推力和优良的动态性能。

五相圆筒永磁直线电机两相故障容错矢量控制

为确保五相圆筒永磁直线电机(tubular permanent magnet linear motor,TPMLM)在任意两相开路或短路故障情况下仍然具有平滑的推力和优良的动态性能,该文提出一种容错矢量控制策略。根据优化所得的非故障相容错电流推导降阶正交变换矩阵,实现故障状态下的矢量空间解耦;采用相短路电流与其反电势的关系求取抑制短路电流影响的电压。在同步旋转坐标系上,建立TPMLM任意两相故障情况下的数学解耦模型。最后,为简化控制器设计,在传统矢量控制基础上构建容错矢量控制器。实验结果表明,该策略能提高TPMLM在任意两相故障情况下的稳态和动态性能。

基于电压误差的五相内嵌式永磁同步电机两相开路多矢量模型预测容错控制

五相内嵌式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)发生两相开路故障后,由于两相的缺失,重构后的电压矢量数目减少且分布不均,将影响模型预测控制(model predictive control, MPC)方法的预测精度.而现有的多矢量模型预测控制方法缺乏对电机两相故障工况下的分析.为此,针对两相开路故障,提出一种基于电压误差的多矢量模型预测控制方法.该方法的关键在于在扇区三角形内以等分线段的方式扩展电压矢量的组合,并且推导两相开路故障后的参考电压预测方程和电压误差价值函数来简化多个矢量选择和合成过程.该方法适用于故障工况下不对称形状的扇区,同时兼顾了内嵌式电机d-q轴电感不等的特性.最后通过实验验证该方法的动态、稳态性能和鲁棒性,该方法能实现五相内嵌式永磁同步电机的高品质两相开路容错运行.