CN113872482A - 一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 - Google Patents
一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113872482A CN113872482A CN202111278702.2A CN202111278702A CN113872482A CN 113872482 A CN113872482 A CN 113872482A CN 202111278702 A CN202111278702 A CN 202111278702A CN 113872482 A CN113872482 A CN 113872482A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phase
- stator
- fault
- axis
- vector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/20—Estimation of torque
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/141—Flux estimation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/0243—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a broken phase
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/028—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the motor continuing operation despite the fault condition, e.g. eliminating, compensating for or remedying the fault
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法,使AFFSPMM发生单相故障时能够运行在无位置传感器容错状态,并通过转矩重新分配提高电机带载能力。控制系统采用双矢量模型预测磁链控制,通过滑模观测器进行位置角及转速检测。当电机正常运行时,逆变器工作在双三相三桥臂模式下;发生单相断路故障时,故障定子逆变器工作在三相四桥臂模式下进行容错控制,通过转矩重新分配减小铜耗,同时提高电机故障下的带载能力。本发明结合AFFSPMM的结构特点,使电机在发生单相故障前后转速、转矩输出性能不变,保证电机驱动系统的可靠性,并通过转矩重新分配,降低故障定子正常相电流幅值,进一步提高了电机的带载能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种永磁电机容错控制方法。
背景技术
轴向磁场磁通切换永磁电机(Axial Field Flux-Switching Permanent MagnetMachine,AFFSPMM)是一种新型的定子永磁型电机,由于轴向磁场磁通切换电机驱动系统控制灵活性高、转矩密度大、效率高,所以在航空航海、风力发电、电动汽车等领域具有广泛的应用前景。在这些场合,电机及其控制系统的故障可能造成重大财产损失,甚至会危及人身安全。因此要求应用在这些场合的电驱系统具有较强故障容错能力。
为了提高AFFSPMM电机故障的容错能力,充分合理地使用双定子正常相绕组非常必要。通过恒定磁动势的方法进行容错控制,容错后正常相电流幅值增大,降低了电机的带载能力;通过励磁绕组增磁的方式维持电机总磁势不变,但实际工程中基于此法会使得电机结构变复杂,同时存在控制系统稳态性能不佳的情况,并且励磁电流大小计算复杂。因此,稳定、可靠、高效的AFFSPMM电机容错控制方法的研究具有重要的理论与实际研究意义。
发明内容
技术问题:针对上述现有技术,提出一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法,降低铜耗的同时提高故障下的带载能力。
技术方案:一种AFFSPMM单相故障容错控制方法,所述AFFSPMM具有对称的定子结构,并采用双三相四桥臂的容错拓扑结构的逆变器驱动;定子1的A1、B1、C1相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T11-T16组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn1和Tn2组成,且第四桥臂的中点与定子1的中性点相连;定子2的A2、B2、C2相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T21-T26组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn3和Tn4组成,且第四桥臂的中点与定子2的中性点相连;电机控制系统采用转矩分配双矢量模型预测磁链控制,通过滑模观测器进行无速度传感器位置角及转速检测;当电机正常运行时,逆变器工作在双三相三桥臂模式下;当发生单相断路故障时,故障定子逆变器工作在三相四桥臂模式下,同时进行转矩分配,降低故障定子正常相电流幅值,提高故障下的带载能力。
进一步的,所述方法包括以下步骤:
步骤1:采集电机主电路中非故障定子的三相电流iabc和三相电压uabc,然后进行坐标变换得到两相静止坐标系下α轴电压电流和β轴电压电流,经过滑模观测器得到拓展反电动势接着由锁相环得到转子观测速度ωe,经过积分环节后得到相应的电角度θe;
其中,ψf为永磁体磁链,Lq为交轴电感,p为极对数;
步骤3:根据三相电流判断故障状态,当检测到AFFSPMM运行状态正常时,执行步骤4A至10A,当检测到AFFSPMM发生单相断路故障时,执行步骤4B至6B;
步骤4A:此时故障定子逆变器工作在三相四桥臂状态,定子1由T11-T16组成的三个桥臂驱动,定子2由T21-T26组成的三个桥臂驱动;步骤1中采集的三相电流iabc进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的定子d轴电流id和q轴电流iq,通过离散化方程计算(k+1)时刻dq轴电流id(k+1)、iq(k+1),再进行(k+1)时刻dq轴磁链ψsd(k+1)、ψsq(k+1)和转矩Te(k+1)的计算;
其中,Rs为定子电阻,Ts为控制周期,Ld为直轴电感,id(k)、iq(k)为电流dq轴分量,ud(k)、uq(k)为电压dq轴分量;
步骤5A:将获得的dq轴电流id、iq通过磁链估计模块,计算dq轴磁链矢量ψsd、ψsq;
其中,δsf(k+1)为(k+1)时刻负载角,Δδsf(k+1)为负载角偏差,由转矩差值经PI调节器获得;KPT为比例环节可调增益,KIT为积分环节可调增益,1/s为积分传递函数;
其中,Rs为定子电阻,ωe为转子电角速度;
步骤10A:将αβ坐标系按[-π/6,π/6)、[π/6,π/2)、[π/2,5π/6)、[5π/6,-5π/6)、[-5π/6,-π/2)、[-π/2,-π/6)划分为6个区间和6个有效电压矢量,根据参考电压矢量u*在αβ轴的角度选择与参考电压矢量同扇区的有效电压矢量作为Ⅰ矢量;Ⅰ矢量确定后,进一步将与Ⅰ矢量相邻的两个有效电压矢量以及零矢量分别作为Ⅱ矢量代入价值函数g;计算不同Ⅱ矢量作用下的价值函数,选取使价值函数最小的电压矢量作为Ⅱ矢量,并输出相应的控制信号驱动逆变器;
式中,ti表示I矢量作用时间;S11、S21分别为I矢量沿dq轴的磁链变化率;S12、S22分别为II矢量沿dq轴的磁链变化率;定义S1=S11-S12,S2=S21-S22;分别为定子磁链矢量dq轴分量初始误差,
步骤4B:此时故障定子逆变器工作在三相四桥臂状态,发生单相断路故障的定子断开其故障相,用第四桥臂代替故障相桥臂,三相绕组电流大小变化如下:
正常状态下,AFFSPMM的三相电流为:
通过三相四桥臂容错后,双三相电流如下所示,从而确保总合成磁动势不变;
其中,ia1、ib1、ic1分别为定子1三相电流,ia2、ib2、ic2分别为定子2三相电流,Im为三相电流幅值,θe为电角度;
步骤5B:引入了定子铜耗最小作为控制目标,在单相断路容错后实现转矩的最优配置;
代入m+n=1,得到平均相对铜耗PcuR为:
由平均相对铜耗公式解出当n=0.333,对应m=0.667时AFFSPMM平均相对铜耗最小,实现了基于铜耗最小的转矩重新分配,此时电机的承载力提升到正常时的73.7%,降低了系统损耗;
有益效果:当轴向磁场磁通切换电机控制系统在发生单相断路故障时,故障定子逆变器工作在三相四桥臂状态下,实现总合成磁动势不变,使得电机断路故障前后转速、转矩输出性能不变,为容错运行提供保证。基于铜耗最小进行双定子转矩重新分配,使用转矩分配双矢量模型预测磁链控制减小故障时的转矩脉动,有效降低了故障定子正常相电流幅值,提高容错控制下电机的带载能力。
附图说明
图1是AFFSPMM本体拓扑结构;
图2是逆变器拓扑结构;
图3是本发明方法的系统框图;
图4是本发明方法采用的转矩分配模型预测磁链控制框图;
图5是正常运行时双定子相电流波形;
图6是A1相断路故障情况下的双定子相电流波形;
图7是故障定子采用三相四桥臂容错控制后的双定子相电流波形;
图8是基于铜耗最小的转矩重新分配容错控制策略下的双定子电流波形;
图9是基于铜耗最小的转矩重新分配容错控制策略下继续加载至电流额定值时的双定子电流波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示,以一台6/14定转子极轴向磁场磁通切换永磁电机为例,该电机是由两个定子和一个转子构成双气隙永磁电机。转子放在两个定子之间。两个定子的结构完全相同,并且关于转子对称。每一个定子由6个“E”型铁心、6个永磁体、6个电枢线圈构成,永磁体放置在两个“E”型铁心中间,沿着圆周方向交替充磁,两个定子相对称的永磁体励磁方向相反;在每个定子中绕置在永磁体和与永磁体相邻的定子齿上的6个绕组为电枢绕组,径向相对的绕组相串联组成一相,依次将6个电枢绕组分成三相。定子1和定子2上有对称的电枢绕组,不但提高了电机的输出转矩,而且当一个定子出现单相断路故障时,可以通过检测对称定子的三相电流电压来获得当前转子转速和位置角,实现电机故障下的闭环控制,提高电机运行性能。
本发明为了能够实现轴向磁场磁通切换电机的容错控制,故障定子逆变器采用三相四桥臂的拓扑结构,如图2所示,定子1的A1、B1、C1相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T11-T16组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn1和Tn2组成,且第四桥臂的中点与定子1的中性点相连;定子2的A2、B2、C2相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T21-T26组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn3和Tn4组成,且第四桥臂的中点与定子2的中性点相连。电机控制系统采用转矩分配双矢量模型预测磁链控制,通过滑模观测器进行无速度传感器位置角及转速检测;当电机正常运行时,逆变器工作在双三相三桥臂模式下,对称的三相绕组A1、B1、C1与A2、B2、C2正常工作;当发生单相断路故障时,故障定子逆变器工作在三相四桥臂模式下,同时进行铜耗最小的转矩分配容错控制,降低故障定子电流幅值,提高故障下的带载能力;如A1相断路,则切断A1相与逆变器的连接,闭合N1相并将T11和T14开关信号移至Tn1和Tn2。
图3为实现本发明轴向磁场磁通切换电机单相断路故障容错控制方法的系统框图,该控制系统由AFFSPM电机、逆变器、滑模观测器、双矢量模型预测控制器。
本发明的轴向磁场磁通切换电机单相断路故障容错控制,具体包括以下步骤:
步骤1:采集电机主电路中非故障定子的三相电流iabc和三相电压uabc,然后进行坐标变换得到两相静止坐标系下α轴电压电流和β轴电压电流,如图4所示,经过滑模观测器得到拓展反电动势接着经过锁相环得到转子速度ωe,积分后得到相应的转子位置角θe。
其中,ψf为永磁体磁链,Lq为交轴电感,p为极对数。
步骤3:根据三相电流判断故障状态,当检测到AFFSPMM运行状态正常时,执行步骤4A至10A,当检测到AFFSPMM发生单相断路故障时,执行步骤4B至6B。
步骤4A:此时逆变器工作在双三相三桥臂状态,步骤1中采集的三相电流iabc进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的定子d轴电流id和q轴电流iq,根据图4模型预测磁链控制算法,通过离散化方程计算(k+1)时刻dq轴电流id(k+1)、iq(k+1),在进行(k+1)时刻dq轴磁链和转矩的计算。
其中,Rs为定子电阻,Ts为控制周期,Ld为直轴电感,id(k)、iq(k)为电流dq轴分量,ud(k)、uq(k)为电压dq轴分量。
步骤5A:将获得的dq轴电流id、iq通过磁链估计模块,计算dq轴磁链矢量ψsd、ψsq。
其中,δsf(k+1)为(k+1)时刻负载角,Δδsf(k+1)为负载角偏差,由转矩差值经PI调节器获得;KPT为比例环节可调增益,KIT为积分环节可调增益,1/s为积分传递函数。
其中,Rs为定子电阻,ωe为转子电角速度。
步骤10A:将αβ坐标系按[-π/6,π/6)、[π/6,π/2)、[π/2,5π/6)、[5π/6,-5π/6)、[-5π/6,-π/2)、[-π/2,-π/6)划分为6个区间和6个有效电压矢量,根据参考电压矢量u*在αβ轴的角度选择与参考电压矢量同扇区的有效电压矢量作为Ⅰ矢量;Ⅰ矢量确定后,进一步将与Ⅰ矢量相邻的两个有效电压矢量以及零矢量分别作为Ⅱ矢量代入价值函数g;计算不同Ⅱ矢量作用下的价值函数,选取使价值函数最小的电压矢量作为Ⅱ矢量,并输出相应的控制信号驱动逆变器;
式中,ti表示I矢量作用时间;S11、S12分别为I矢量沿dq轴的磁链变化率;S21、S22分别为II矢量沿dq轴的磁链变化率;定义S1=S11-S12,S2=S12-S22;分别为定子磁链矢量dq轴分量初始误差,
步骤4B:此时故障定子逆变器工作在三相四桥臂状态,发生单相断路故障的定子断开其故障相,用第四桥臂代替故障相桥臂,三相绕组电流大小变化如下:
正常状态下,电机双定子相电流波形如图5的(a)、(b)所示,此时两个定子的电流幅值和相位基本相同,AFFSPMM的三相电流为:
例如,当A1绕组断路时,电机双定子相电流波形如图6的(a)、(b)所示,定子1的A1相电流为零,非故障相电流不再呈现规范正弦性且关于零轴对称,受此影响定子2的三相电流也随之发生畸变,幅值不同程度增大,相位也发生一定偏移。
通过故障定子三相四桥臂容错后,双定子三相电流如公式(14)所示。从图中可以看出,通过故障定子三相四桥臂容错后,可以确保总合成磁动势不变。此时电机相电流波形如图7的(a)、(b)所示,可以看出定子2电流与故障前没有过大变化,而定子1电流在容错后非故障相幅值增大到故障前的倍,相位角也相对于故障前产生了±30°偏移。
其中,ia1、ib1、ic1分别为定子1三相电流,ia2、ib2、ic2分别为定子2三相电流,Im为三相电流幅值,θe为电角度。
步骤5B:针对单相断路故障,基于恒定磁动势法容错后非故障相电流增大倍,此时依然要求电机在额定电流下容错运行,则电机的承载能力将降低到正常时的57.7%,显然电机的承载力降低过大。为了进一步保证电机在单相断路容错后实现转矩的最优配置,引入了定子铜耗最小作为控制目标。
代入m+n=1,得到平均相对铜耗为:
由平均相对铜耗公式解出当n=0.333,m=0.667,此时AFFSPMM平均相对铜耗最小,实现了基于铜耗最小的转矩重新分配,此时电机的承载力提升到正常时的73.7%,降低了系统损耗。
步骤6B:双定子分别以0.333Te*、0.667Te*作为电磁转矩参考值,跳转执行步骤4A至10A。对应定子1的工作桥臂由A1B1C1三相变为了B1C1N1三相。图8的的(a)、(b)所示为转矩重新分配后双定子电流波形,可以发现定子1非故障相电流明显降低,为了保障分配后的电机承载力不变,定子2各相电流幅值相应增加,此时各相电流幅值均在额定电流之下。因此AFFSPMM可以进一步提高负载使电机各相电流以达到额定值,即提升了电机故障下的承载力,仿真结果如图图9的(a)、(b)所示。经计算,未分配故障后的电机带载能力变为分配后电机带载能力提高到73.7%,带载能力提升了15.9%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法,其特征在于,所述AFFSPMM具有对称的2个定子结构,并采用双三相四桥臂的容错拓扑结构的逆变器驱动;定子1的A1、B1、C1相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T11-T16组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn1和Tn2组成,且第四桥臂的中点与定子1的中性点相连;定子2的A2、B2、C2相绕组分别由绝缘栅双极型晶体管T21-T26组成的三个桥臂驱动,对应逆变器的第四桥臂由绝缘栅双极型晶体管Tn3和Tn4组成,且第四桥臂的中点与定子2的中性点相连;电机控制系统采用转矩分配双矢量模型预测磁链控制,通过滑模观测器进行位置角及转速检测;当电机正常运行时,逆变器工作在双三相三桥臂模式下,双定子正常工作,转矩等量分配;当发生单相断路故障时,故障定子逆变器工作在三相四桥臂模式下,同时进行容错转矩分配,降低故障定子正常相电流幅值,提高故障下的带载能力。
2.根据权利要求1所述的轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
步骤1:采集电机主电路中非故障定子的三相电流iabc和三相电压uabc,然后进行坐标变换得到两相静止坐标系下α轴电压电流和β轴电压电流,经过滑模观测器得到拓展反电动势接着由锁相环得到转子观测速度ωe,经过积分环节后得到相应的电角度θe;
其中,ψf为永磁体磁链,Lq为交轴电感,p为极对数;
步骤3:根据三相电流判断故障状态,当检测到AFFSPMM运行状态正常时,执行步骤4A至10A,当检测到AFFSPMM发生单相断路故障时,执行步骤4B至6B;
步骤4A:此时逆变器工作在双三相三桥臂状态,定子1由T11-T16组成的三个桥臂驱动,定子2由T21-T26组成的三个桥臂驱动;步骤1中采集的三相电流iabc进行坐标变换得到两相旋转坐标系下的定子d轴电流id和q轴电流iq,通过离散化方程计算(k+1)时刻dq轴电流id(k+1)、iq(k+1),再进行(k+1)时刻dq轴磁链ψsd(k+1)、ψsq(k+1)和转矩Te(k+1)的计算;
其中,Rs为定子电阻,Ts为控制周期,Ld为直轴电感,id(k)、iq(k)为电流dq轴分量,ud(k)、uq(k)为电压dq轴分量;
步骤5A:将获得的dq轴电流id、iq通过磁链估计模块,计算dq轴磁链矢量ψsd、ψsq;
其中,δsf(k+1)为(k+1)时刻负载角,Δδsf(k+1)为负载角偏差,由转矩差值经PI调节器获得;KPT为比例环节可调增益,KIT为积分环节可调增益,1/s为积分传递函数;
其中,Rs为定子电阻,ωe为转子电角速度;
步骤10A:将αβ坐标系按[-π/6,π/6)、[π/6,π/2)、[π/2,5π/6)、[5π/6,-5π/6)、[-5π/6,-π/2)、[-π/2,-π/6)划分为6个区间和6个有效电压矢量,根据参考电压矢量u*在αβ轴的角度选择与参考电压矢量同扇区的有效电压矢量作为Ⅰ矢量;Ⅰ矢量确定后,进一步将与Ⅰ矢量相邻的两个有效电压矢量以及零矢量分别作为Ⅱ矢量代入价值函数g;计算不同Ⅱ矢量作用下的价值函数,选取使价值函数最小的电压矢量作为Ⅱ矢量,并输出相应的控制信号驱动逆变器;
式中,为ti表示I矢量作用时间;S11、S21分别为I矢量沿dq轴的磁链变化率;S12、S22分别为II矢量沿dq轴的磁链变化率;定义S1=S11-S12,S2=S21-S22;分别为定子磁链矢量dq轴分量初始误差,
步骤4B:此时故障定子逆变器工作在三相四桥臂状态,发生单相断路故障的定子断开其故障相,用第四桥臂代替故障相桥臂,三相绕组电流大小变化如下:
正常状态下,AFFSPMM的双三相电流为:
通过三相四桥臂容错后,双三相电流如下所示,从而确保总合成磁动势不变;
其中,ia1、ib1、ic1分别为定子1三相电流,ia2、ib2、ic2分别为定子2三相电流,Im为三相电流幅值,θe为电角度;
步骤5B:引入了定子铜耗最小作为控制目标,在单相断路容错后实现转矩的最优配置;
代入m+n=1,得到平均相对铜耗PcuR为:
由平均相对铜耗公式解出当n=0.333,对应m=0.667时AFFSPMM平均相对铜耗最小,实现了基于铜耗最小的转矩重新分配,此时电机的承载力提升到正常时的73.7%,且降低了系统损耗;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111278702.2A CN113872482B (zh) | 2021-10-31 | 2021-10-31 | 一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111278702.2A CN113872482B (zh) | 2021-10-31 | 2021-10-31 | 一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113872482A true CN113872482A (zh) | 2021-12-31 |
CN113872482B CN113872482B (zh) | 2022-07-26 |
Family
ID=78986294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111278702.2A Active CN113872482B (zh) | 2021-10-31 | 2021-10-31 | 一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113872482B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115473466A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-13 | 杭州爱力智控技术有限公司 | 一种液压伺服驱动系统 |
CN115864942A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-03-28 | 四川大学 | 一种双三相电机与开绕组电机在线切换拓扑及其控制方法 |
CN116633088A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-08-22 | 南京航空航天大学 | 一种双凸极电机电流传感器零偏故障诊断和容错控制方法 |
WO2024041208A1 (zh) * | 2022-08-24 | 2024-02-29 | 蔚来动力科技(合 肥)有限公司 | 针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置和存储介质 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070046249A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device |
CN104617827A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-13 | 东南大学 | 一种电动汽车用轴向磁场磁通切换永磁电机容错控制方法 |
CN106712601A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-24 | 东南大学 | 基于铜耗最小的轴向磁场磁通切换容错电机容错控制方法 |
CN111342730A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 南京理工大学 | 双定子错位混合励磁型轴向磁通切换电机的容错控制方法 |
-
2021
- 2021-10-31 CN CN202111278702.2A patent/CN113872482B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070046249A1 (en) * | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Motor control device |
CN104617827A (zh) * | 2015-02-02 | 2015-05-13 | 东南大学 | 一种电动汽车用轴向磁场磁通切换永磁电机容错控制方法 |
CN106712601A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-05-24 | 东南大学 | 基于铜耗最小的轴向磁场磁通切换容错电机容错控制方法 |
CN111342730A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-26 | 南京理工大学 | 双定子错位混合励磁型轴向磁通切换电机的容错控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
袁晓强等: "容错型混合励磁磁通切换电机的模型预测控制", 《电机与控制应用》 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024041208A1 (zh) * | 2022-08-24 | 2024-02-29 | 蔚来动力科技(合 肥)有限公司 | 针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置和存储介质 |
CN115473466A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-13 | 杭州爱力智控技术有限公司 | 一种液压伺服驱动系统 |
CN115473466B (zh) * | 2022-09-29 | 2023-08-18 | 杭州爱力智控技术有限公司 | 一种液压伺服驱动系统 |
CN115864942A (zh) * | 2023-02-20 | 2023-03-28 | 四川大学 | 一种双三相电机与开绕组电机在线切换拓扑及其控制方法 |
CN116633088A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-08-22 | 南京航空航天大学 | 一种双凸极电机电流传感器零偏故障诊断和容错控制方法 |
CN116633088B (zh) * | 2023-05-24 | 2024-03-08 | 南京航空航天大学 | 一种双凸极电机电流传感器零偏故障诊断和容错控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113872482B (zh) | 2022-07-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113872482B (zh) | 一种轴向磁场磁通切换永磁电机单相故障容错控制方法 | |
CN108306571B (zh) | 一种五相永磁直线电机一相开路容错直接推力控制方法 | |
Cheng et al. | Implementation of postfault decoupling vector control and mitigation of current ripple for five-phase fault-tolerant PM machine under single-phase open-circuit fault | |
CN104682807B (zh) | 一种五相容错永磁电机的短路容错控制方法 | |
CN110504889B (zh) | 一种五相永磁同步电机容错直接转矩控制方法 | |
CN109347386B (zh) | 一种基于svpwm的五相永磁电机最大转矩电流比容错控制方法 | |
CN113271048B (zh) | 五相永磁容错电机控制驱动系统的开路统一容错控制方法 | |
CN111293944B (zh) | 一种五相永磁同步电机单相开路故障的容错电流设定方法 | |
CN105429560B (zh) | 一种轴向磁通切换永磁电机故障容错控制方法 | |
CN110829926B (zh) | 一种用于五相永磁容错电机的svpwm容错控制方法及装置 | |
CN111431453A (zh) | 基于逆变器单相故障的开绕组永磁同步电机容错控制方法 | |
CN114400945B (zh) | 双三相永磁同步电机缺相容错运行混合控制方法 | |
Wang et al. | Fault-tolerant reconfiguration topology and control strategy for symmetric open-winding multiphase machines | |
Chen et al. | Remedy strategy for five-phase FTPMMs under single-phase short-circuit fault by injecting harmonic currents from third space | |
CN113595458A (zh) | 一种多相电机故障的空间矢量脉宽调制方法 | |
CN115412005B (zh) | 三相永磁同步电机系统开路故障无辅助电路容错控制方法 | |
Shi et al. | A novel commutation correction method for high-speed PM brushless DC motor | |
CN113659907B (zh) | 基于转矩模型预测的六相永磁容错电机直接转矩控制方法 | |
CN115395854A (zh) | 一种基于主动式无位置传感器策略的永磁容错轮毂电机及其驱动、设计方法 | |
Wang et al. | A review on fault-tolerant control of PMSM | |
Ding et al. | Fault tolerant control for a five-phase permanent magnet synchronous machine driving system | |
CN110289744B (zh) | 单绕组宽转子齿结构无轴承开关磁阻电机及发电控制方法 | |
Cui et al. | Comparative study of performance for different winding connections of dual-channel switched reluctance machine using frozen permeability | |
Lu et al. | Fault-tolerant control for five-leg two-mover permanent-magnet linear motor traction systems with open-phase fault | |
Liu et al. | Sensorless Fault-Tolerant Control of A Nine-phase Permanent Magnet Synchronous Motor Under One-phase Open-Circuited Fault |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |