十五相感应电机建模与仿真分析

本文对十五相感应电机进行建模与仿真分析。首先,利用数学模型确定了十五相感应电机的仿真模型,并验证仿真模型的正确性,然后对十五相感应电机进行转子磁场定向矢量控制。并分析了在空载、负载、断路(单相断路、切断断路的整套绕组)状态下的十五相感应电机的电磁转矩和转速的变化。得出当某相绕组发生故障时,可以通过切断其所在的整套绕组来减少转矩脉动,增加效率。

十五相感应电机不对称缺相容错运行控制

缺相容错运行是多相电机重要优势之一。针对舰船十五相新型感应推进电机不对称缺相故障,在容错电流有效值不超过额定值的前提下,以输出转矩最大为目标,计算了容错电流并提出相应的容错控制策略。所提缺相容错控制采用与电机正常运行时相同的数学模型及解耦变换矩阵,无需重新计算电机参数,可以尽量少的改动容错控制策略。通过对一台45k W十五相感应电机不同缺相故障进行容错控制试验,验证了容错电流计算及控制方法的有效性。

适用于多种缺相故障的十五相感应电机统一容错控制

多相电机的缺相容错运行是其安全性、可靠性的重要保证。针对舰船十五相新型推进感应电机可能出现的各种缺相故障,分别从转矩和磁势的角度分析缺相故障对电机性能的影响。从磁动势的角度找到了各种断路故障下输出转矩最大的容错控制方法,并从转矩的角度进行验证。每个五相绕组采用独立的容错控制,依据3个五相绕组在容错运行下带载能力的差异,对其进行能量分配。缺相容错控制采用的电机数学模型与电机正常运行时一致,控制过程中仅需针对不同类型的缺相故障修改对应的控制参数,实现了正常控制策略与缺相容错控制策略的统一。通过对一台45kW十五相感应电机进行容错运行动态加载、容错控制策略在线切换试验,验证了该容错控制方法的有效性。

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法。详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图。系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中。

十五相感应电机对称缺相运行时的定子漏抗计算

定子参数计算是应用等值电路进行多相感应电机对称缺相运行性能分析的基础。通过引入关联矩阵反映所缺相数,分别对定子槽漏抗、谐波漏抗、端部漏抗进行计算,得到了十五相感应电机缺一个五相、两个五相绕组对称工况下的定子漏抗。计算结果表明,对于整距集中绕组的十五相感应电机,缺少五相或十相后,每相槽漏抗不变,谐波漏抗增大,而端部漏抗减小,故对称缺相运行工况下的定子漏抗参数与正常工况下并无明确倍数关系。在正常工况及缺十相对称运行工况下对十五相感应电机原理样机进行了堵转试验,试验测得的短路电抗与计算值相互吻合,间接验证了计算结果的正确性。

一种基于谐波平面的十五相电机断相故障诊断方法

本文基于十五相感应电机数学模型及仿真模型,通过对定子相电流进行克拉克变换得到其三次谐波平面电流分量,详细地分析在断相情况下三次谐波平面电流的关系特征,提取出单相断相故障及两相断相故障情况下的故障特征信号以及对应故障下唯一的故障因子,提出一种基于三次谐波平面电流分量之间的电流轨迹及相位差关系的十五相感应电机驱动系统断相故障诊断方法。通过仿真试验证明该策略能够快速、准确地检测出断相故障并快速识别出故障相,且无误判或漏判现象。

十五相感应推进电机切套减额运行转矩计算

多套多相感应推进电机切套减额稳态运行时,与负载的匹配性能直接关系到推进系统的可靠性。该文以三套五相绕组构成的十五相感应推进电机为研究对象,针对电机不同套数绕组投入/切出减额运行工况,重新计算了对应的定、转子参数,并应用分布磁路法计算了计及饱和变化的励磁电抗,建立了电机对应不同套数绕组运行时的等效电路,结合螺旋桨负载机械特性,计算了十五相感应推进电机切套减额运行时与负载相适应的最大输出转矩。对十五相感应推进电机原理样机进行切套减额运行实验,实验结果与计算结果吻合较好,验证该文所提分析方法的正确性。