五相永磁容错电机的相间短路容错控制

永磁电机发生短路故障后,电机内的短路电流急剧增大,电机系统将失去平稳性,威胁重大装备的运行安全。与其他短路故障相比,相间短路破坏性最强。针对这一严重故障,该文提出一种五相永磁容错电机的相间短路容错控制。以稳定的输出转矩为目标,从消除相间短路引起的断相和短路电流这两个负面影响出发,构建最优容错电流。利用故障前后磁动势不变的基波降阶矩阵,重构非故障相电流,弥补相间短路下断相引起的转矩损失和转矩脉动。进一步地,在非故障相中注入补偿电流,以注入电流与短路电流的磁动势和为零为原则,抑制短路电流引起的转矩脉动。利用叠加原理合成所需容错电流,并通过载波脉宽调制技术固定所提容错控制的开关频率。最后,通过实测20槽/14极五相永磁容错电机故障,容错运行下的动、静态特性,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

五相永磁容错电机设计与故障控制

为使多相永磁容错电机的设计变得简单、准确,基于电机几何相似定理得到五相永磁容错电机的主要尺寸。基于Maxwell建立该电机的二维模型,取合适的相电枢匝数来获得合理的空载反电动势,对磁钢尺寸形状进行优化削弱齿槽转矩,使电机的负载转矩波动小,并分析稳定运行和缺一相两种情况下电机输出转矩的情况,表明该电机容错能力强。试制并测试了样机,验证该设计方法的合理性和Maxwell仿真的准确性。为设计多相永磁容错电机提供一种理论和实践的参考,具有工程价值。

基于SVM逆系统的五相永磁容错电机解耦控制

设计了一种应用于五相永磁容错电机的解耦控制器,实现了调速系统的线性化及解耦。该智能控制器采用支持向量机(SVM)逆系统理论结合构成SVM逆控制器,由SVM来逼近原系统的逆系统,将原系统解耦成两个伪线性子系统,通过两个PI控制器调节子系统的控制性能。SVM逆控制器集合了SVM方法的高精度跟踪与逆系统解耦的优点。仿真和实验结果表明,在FTPM电机运行时,当参数发生变化,SVM逆系统控制器依然能表现出很好的稳定性与精确的响应性。

五相容错永磁同步电机磁动势与转矩研究

为了分析五相容错永磁同步电机开路故障时转矩波动变化的原因,采用绕组函数研究定子磁动势的谐波分布。开路故障未调整时,通过主波磁动势的时空分布揭示了磁动势和转矩之间的关系,并解释转矩增大的主要原因;此时定子磁动势增加了5k和10k±3次谐波,但由于槽谐波幅值下降,转子总损耗减少。对开路故障采取电流控制策略进行调整后,平均转矩增加到正常值,但由于存在二次和四次纹波转矩,转矩波动相对于正常情况仍然较大。同时,定子磁动势10k±1次谐波幅值恢复到正常水平,但10k±3次谐波仍然存在且幅值增加,因而转子损耗相对于正常工作情形增大。

五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略

针对采用陶瓷轴承的五相开绕组永磁容错电机,开展一相开路故障下的容错控制策略研究。首先建立电机的数学模型。然后在没有相电流和为零的约束下推导容错电流指令,实现故障前后转矩脉动一致。进而提出了一种零序空间开环容错控制策略。该容错控制策略中,降阶解耦矩阵不会随故障相位置不同而改变。接着分析相电流幅值随三次谐波电流注入率增加的变化规律,确定使得相电流幅值最小的注入率。最终通过仿真进行验证,仿真结果表明,采用零序空间开环容错控制策略可以在一相开路故障下得到与无故障情况下相同的转矩脉动,验证了所提出的容错控制策略的有效性。此外,在相同转矩下以0.249为注入率注入三次谐波电流,可以将一相开路故障下的相电流峰值降低18.6%。