CN105743398B - 用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法 - Google Patents
用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法 Download PDFInfo
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Abstract
用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，属于电机控制领域，本发明为解决常规五相永磁同步电机绕组开路故障的容错控制中电机转矩输出能力弱的问题。本发明方案：五相永磁同步电机采用五相全桥或五相六桥臂逆变器进行供电，当电机发生一相、两相或三相绕组开路故障情况下，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中的反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；这样气隙中就会产生一个幅值最大的正向圆形旋转磁场。调整剩余各相绕组的输入电流，与传统的绕组开路故障容错控制方法相比，本发明方法可以提高五相永磁同步电机在绕组开路故障下的转矩输出能力，输出转矩更大而转矩波动更小。
Description
技术领域
本发明属于电机控制领域。
背景技术
21世纪以来，随着能源危机和环境污染问题的日益严重，以电动汽车为代表的新能源汽车获得了越来越多的关注。对于电动汽车而言，其电驱动系统的安全性和可靠性至关重要。然而，传统的三相永磁同步电机在电机发生绕组开路或短路故障的时候，电机的输出转矩会发生剧烈变化，甚至于不能工作。五相永磁同步电机由于其相数的冗余，具有良好的容错运行能力。它可以在电机发生绕组开路故障的时候，通过逆变器调整剩余相绕组的电流，使电机仍然具有一定的转矩输出能力，因此，五相永磁同步电机在电动汽车，舰船推进等对电驱动系统可靠性要求较高的场合具有很好的应用潜力。
传统的五相电机采用五相半桥逆变器进行驱动(如附图1所示)，当电机发生绕组开路故障的时候，剩余相绕组的电流和需要保持为零，即电流零序分量不可控。公开号为CN103715964A、公开日为2014年4月9日的中国发明专利《五相交流电动机一相绕组断开容错控制时相电流设定方法》涉及一种五相半桥驱动下的五相电机一相绕组开路故障下容错控制的相电流设定方法。但是由于该方法的零序电流分量必须为零，因此该方法不能发挥电机的最大转矩输出能力，在容错控制上存在着瓶颈。此外，基于五相半桥驱动的五相永磁同步电机在三相绕组发生开路故障的时候，五相永磁同步电机不再具备输出平稳转矩的能力，电机转矩输出能力弱。
发明内容
本发明目的是为了解决常规五相永磁同步电机绕组开路故障的容错控制中电机转矩输出能力弱的问题，提供了一种用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法。
本发明分三种方案：一相开路、两相开路和三相开路，分别进行介绍。
第一种方案(一相开路)：所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在一相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A相绕组开路时，IA＝0，调整剩余其他B、C、D、E相绕组输入电流的设定值，假设此时B、C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
式中：I'B为调整后B相电流，I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'E为调整后E相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；
α和β分别为B、E相和C、D相绕组电流相对于A相绕组轴线的电角度；此时，B、C、D、E相绕组的磁动势fB'、fC'C、fD'D、fE'E分别为：
那么，A相绕组开路时，B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(α+2π/5)+2cos(β+4π/5)＝0时，求取2cos(α-2π/5)+2cos(β-4π/5)的最大值，则α＝3π/10，β＝9π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他B、C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
第二种方案(两相开路)：所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
当两相绕组开路时，可以分为相邻两相绕组开路和相隔两相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，调整剩余其他C、D、E相的电流设定值，假设此时C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
-1≤ε≤1
式中：γ为C、E相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ε为电流系数，这是为考虑D相电流与其它两相不同的情况引入的；此时，C、D、E相绕组的磁动势f′C、f′D、f′E分别为：
-1≤ε≤1
那么，A、B相绕组开路时，C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(γ+2π/5)+ε＝0时，求取2cos(γ-2π/5)+ε的最大值，则γ＝4π/15，ε＝1，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、C相绕组开路时，通过调整其他B、D、E相绕组的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；为实现容错控制将剩余其他B、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
设定原则与A、B相开路故障相同。
第三种方案(三相开路)：所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
当三相绕组开路时，可以分为相邻三相绕组开路和相隔三相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B、E相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻三相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B、E相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，IE＝0，调整剩余其他C、D相的电流设定值，假设此时C、D相绕组通入电流的表达式为：
式中：δ为C相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ζ为D相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；此时，C、D相绕组的磁动势f′C、f′D分别为：
那么，A、B、E相绕组开路时，C、D相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B、E相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件时，求取的最大值，则δ＝π/2，ζ＝-π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B、E相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D相绕组电流按以下表达式进行设定：
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C、D相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔三相绕组开路故障下的电流设定方法；当A、C、D相绕组开路时，通过调整其他B、E相的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；调整B、E相绕组的电流按如下表达式进行工作：
设定原则与A、B、E相开路故障相同。
本发明的优点：本发明公开一种用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，与传统的基于五相半桥逆变器的五相永磁同步电机的容错控制相比，本发明的电流设定方法可以显著提高电机在故障后的转矩输出能力，具体表现在：在不增加电流激励幅值的前提下，五相永磁同步电机在一相和两相绕组开路情况下可以输出更大的转矩而且转矩波动更小，此外，五相永磁同步电机在任意三相绕组开路的情况下仍然具有输出平滑转矩的能力。
附图说明
图1是五相半桥逆变器拓扑示意图；
图2是五相全桥逆变器拓扑示意图；
图3是五相六桥臂逆变器拓扑示意图；
图4是五相永磁同步电机的绕组空间示意图；
图5是本发明A相绕组开路后由剩余的B、C、D、E相四相绕组通电保证电机输出平滑转矩的各相电流的向量图；
图6是本发明A、B相绕组开路后由剩余的C、D、E相三相绕组通电保证电机输出平滑转矩的各相电流的向量图；
图7是本发明A、C相绕组开路后由剩余的B、D、E相三相绕组通电保证电机输出平滑转矩的各相电流的向量图；
图8是本发明A、B、E相绕组开路后由剩余的C、D相两相绕组通电保证电机输出平滑转矩的各相电流的向量图；
图9是本发明A、C、D相绕组开路后由剩余的B、E相两相绕组通电保证电机输出平滑转矩的各相电流的向量图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图2至图5说明本实施方式，本实施方式所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，本实施方式为一相开路情况。
五相永磁同步电机可以采用五相全桥逆变器(如图2所示)或五相六桥臂逆变器(如图3所示)进行供电，其中图3所示的拓扑结构在公开号为CN103051273A的中国专利“基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法”中公开了。五相永磁同步电机的绕组空间示意图如图4所示。
五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在一相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A相绕组开路时，IA＝0，调整剩余其他B、C、D、E相绕组输入电流的设定值，假设此时B、C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
式中：I'B为调整后B相电流，I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'E为调整后E相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；
α和β分别为B、E相和C、D相绕组电流相对于A相绕组轴线的电角度；此时，B、C、D、E相绕组的磁动势f′B、f′C、f′D、f′E分别为：
那么，A相绕组开路时，B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(α+2π/5)+2cos(β+4π/5)＝0时，求取2cos(α-2π/5)+2cos(β-4π/5)的最大值，则α＝3π/10，β＝9π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他B、C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
此时，通入B、C、D、E相剩余的四相绕组的电流向量图如图5所示。
其它相一相开路故障的情况与A相一致，在此不再赘述。
具体实施方式二：下面结合2至图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，本实施方式为两相开路的情况。
五相永磁同步电机可以采用五相全桥逆变器(如图2所示)或五相六桥臂逆变器(如图3所示)进行供电，其中图3所示的拓扑结构在公开号为CN103051273A的中国专利“基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法”中公开了。五相永磁同步电机的绕组空间示意图如图4所示。
五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
当两相绕组开路时，可以分为相邻两相绕组开路和相隔两相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，调整剩余其他C、D、E相的电流设定值，假设此时C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
-1≤ε≤1
式中：γ为C、E相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ε为电流系数，这是为考虑D相电流与其它两相不同的情况引入的；此时，C、D、E相绕组的磁动势f′C、f′D、f′E分别为：
-1≤ε≤1
那么，A、B相绕组开路时，C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(γ+2π/5)+ε＝0时，求取2cos(γ-2π/5)+ε的最大值，则γ＝4π/15，ε＝1，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
对应的，通入C、D、E相剩余的三相绕组的电流向量图如图6所示。
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、C相绕组开路时，通过调整其他B、D、E相绕组的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；为实现容错控制将剩余其他B、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
设定原则与A、B相开路故障相同。
对应的，通入B、D、E相剩余的三相绕组的电流向量图如图7所示。
至于其它两相开路的情况参照以上的方式。
具体实施方式三：下面结合2至图4、图8和图9说明本实施方式，本实施方式所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，本实施方式为三相开路的情况。
五相永磁同步电机可以采用五相全桥逆变器(如图2所示)或五相六桥臂逆变器(如图3所示)进行供电，其中图3所示的拓扑结构在公开号为CN103051273A的中国专利“基于五相六线拓扑的相邻五矢量SVPWM方法”中公开了。五相永磁同步电机的绕组空间示意图如图4所示。
五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
当三相绕组开路时，可以分为相邻三相绕组开路和相隔三相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B、E相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻三相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B、E相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，IE＝0，调整剩余其他C、D相的电流设定值，假设此时C、D相绕组通入电流的表达式为：
式中：δ为C相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ζ为D相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；此时，C、D相绕组的磁动势f′C、f′D分别为：
那么，A、B、E相绕组开路时，C、D相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B、E相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件时，求取的最大值，则δ＝π/2，ζ＝-π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B、E相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D相绕组电流按以下表达式进行设定：
对应的，通入C、D相剩余的两相绕组的电流向量图如图8所示。
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C、D相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔三相绕组开路故障下的电流设定方法；当A、C、D相绕组开路时，通过调整其他B、E相的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；调整B、E相绕组的电流按如下表达式进行工作：
设定原则与A、B、E相开路故障相同。
对应的，通入B、E相剩余的两相绕组的电流向量图如图9所示。
其它三相开路的情况参照以上方式。
具体实施方式四：本实施方式对实施方式一、二、三作进一步说明，在电机发生绕组开路故障情况下，逆变器按照本发明所述方法调整剩余各相绕组电流的相位关系，而电流的幅值可以按照比例关系进行同时缩放。
I'm＝kIm，式中k为缩放系数，k为正数。
具体实施方式五：下面给出一个具体实施例，此实施例中I'm＝Im，不增加电流激励幅值。
以一台五相永磁同步电机为例，分别给出五相永磁同步电机在正常状态、各种故障状态、采用传统容错控制方法、以及采用本发明所述容错方法的输出转矩特性，进而说明本发明所述方法的优点。
正常状态及A相绕组开路故障状态，五相永磁同步电机的转矩输出特性如表1所示。
表1 正常状态及A相开路故障状态下的转矩特性对比
A、B相绕组开路故障状态下，五相永磁同步电机的转矩输出特性如表2所示。
表2 AB相开路故障状态下的转矩特性
A、C相绕组开路故障状态下，五相永磁同步电机的转矩输出特性如表3所示。
表3 AC相开路故障状态下的转矩特性
A、B、E相绕组开路故障状态下，五相永磁同步电机的转矩输出特性如表4所示。
表4 ABE相开路故障状态下的转矩特性
A、C、D相绕组开路故障状态下，五相永磁同步电机的转矩输出特性如表5所示。
表5 ACD相开路故障状态下的转矩特性
由表1-表5可以看出，采用本发明所述的用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，可以显著提高电机在故障后的转矩输出能力，具体表现在：在不增加电流激励幅值的前提下，五相永磁同步电机在一相和两相绕组开路情况下可以输出更大的转矩而且转矩波动更小，此外，五相永磁同步电机在任意三相绕组开路的情况下仍然具有输出平滑转矩的能力。
Claims (6)
1.用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
其特征在于，由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在一相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A相绕组开路时，IA＝0，调整剩余其他B、C、D、E相绕组输入电流的设定值，假设此时B、C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
式中：I'B为调整后B相电流，I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'E为调整后E相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；
α和β分别为B、E相和C、D相绕组电流相对于A相绕组轴线的电角度；此时，B、C、D、E相绕组的磁动势f′B、f′C、f′D、f′E分别为：
那么，A相绕组开路时，B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(α+2π/5)+2cos(β+4π/5)＝0时，求取2cos(α-2π/5)+2cos(β-4π/5)的最大值，则α＝3π/10，β＝9π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他B、C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
2.用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
其特征在于，当两相绕组开路时，可以分为相邻两相绕组开路和相隔两相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，调整剩余其他C、D、E相的电流设定值，假设此时C、D、E相绕组通入电流的表达式为：
-1≤ε≤1
式中：I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'E为调整后E相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；
γ为C、E相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ε为电流系数，这是为考虑D相电流与其它两相不同的情况引入的；此时，C、D、E相绕组的磁动势f′C、f′D、f′E分别为：
-1≤ε≤1
那么，A、B相绕组开路时，C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(γ+2π/5)+ε＝0时，求取2cos(γ-2π/5)+ε的最大值，则γ＝4π/15，ε＝1，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔两相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、C相绕组开路时，通过调整其他B、D、E相绕组的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；为实现容错控制将剩余其他B、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：
设定原则与A、B相开路故障相同。
3.用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即
在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：
A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：
此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
其特征在于，当三相绕组开路时，可以分为相邻三相绕组开路和相隔三相绕组开路两种情况；
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、B、E相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相邻三相绕组开路故障下的电流设定方法：
当A、B、E相绕组开路时，IA＝0，IB＝0，IE＝0，调整剩余其他C、D相的电流设定值，假设此时C、D相绕组通入电流的表达式为：
式中：I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；
δ为C相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；ζ为D相绕组电流相对于D相绕组轴线的电角度；此时，C、D相绕组的磁动势f′C、f′D分别为：
那么，A、B、E相绕组开路时，C、D相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：
此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为
A、B、E相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件时，求取的最大值，则δ＝π/2，ζ＝-π/10，此时，
此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；
即当A、B、E相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他C、D相绕组电流按以下表达式进行设定：
由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A、C、D相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在任意相隔三相绕组开路故障下的电流设定方法；当A、C、D相绕组开路时，通过调整其他B、E相的电流设定，以维持定子绕组在气隙中依然产生正向圆形旋转磁场，来保证电机的平稳运行；调整B、E相绕组的电流按如下表达式进行工作：
设定原则与A、B、E相开路故障相同。
4.根据权利要求1、2或3所述的用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，其特征在于，五相永磁同步电机可以采用五相全桥逆变器或五相六桥臂逆变器进行供电。
5.根据权利要求1、2或3所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，其特征在于，I'm＝Im。
6.根据权利要求1、2或3所述用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，其特征在于，I'm＝kIm，式中k为缩放系数，k为正数。
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