五相集中整距绕组感应电机缺相容错控制

定子绕组开路是多相电机调速系统中的常见故障。建立了五相集中整距绕组感应电机绕组开路后的方程,计算了电机绕组开路后的稳态输出电磁转矩,分析了减小转矩脉动的条件,提出了五相电机缺相容错控制方法。此方法在无需额外增加硬件的前提下,可以保证电机继续平稳地运行。对于电机定子绕组多相同时开路,建立相应的变换矩阵、重新计算电感参数后,也可以采用提出的控制方法。对电机定子绕组一相开路进行的仿真和实验结果表明,该容错控制方法可以大大减小电机缺相运行时的转矩脉动。     

双三相异步电机不对称运行的研究

采用空间矢量解耦的方法将定子缺相的双三相异步电机在静止坐标系d-q子空间中等效为一个不对称的两相电机,借助于进一步的等效转换,得到在旋转同步坐标系d-q子空间中的对称两相电机.再用转子磁场定向矢量控制的方法建立电机的数学模型,讨论为保持定子的圆形旋转磁势而采用定子电流矢量调制的方法,最后进行仿真验证.     

基于MSC的五相感应电机缺两相容错控制

为了使五相感应电机在发生多相缺相故障时仍能平稳运行,提出一种基于对称分量法(Method of Symmetrical Components,MSC)的脉动转矩最小的容错电流优化控制策略。利用MSC对五相感应电机缺两相容错运行时的电流,磁势进行对比,得到转矩脉动最小时的最优容错电流,并对计算结果进行仿真分析,得到缺两相容错运行的电流,磁势结果。仿真结果表明,基于MSC计算出的容错电流可实现对五相感应电机缺两相运行时的容错控制,仿真结果与计算结果相符。     

6相感应电机的内模矢量控制系统研究

针对矢量系统中电流环PI控制器的设计依赖电机参数的问题,提出了一种基于内模思想的6相感应电机新型矢量控制方案。通过分析6相感应电机的数学模型来设计电流内环内模控制器,取代传统的PI控制器,从而提高系统的鲁棒性和降低控制器参数调节难度。同时考虑到多相电机定子电流谐波较大的问题,利用空间矢量解耦合成虚拟电压矢量进行电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)。实验结果表明,该控制策略下电机的转速响应快,转矩脉动小,定子电流谐波含量少,能够满足调速系统的性能要求。     

多相电机非正弦供电下的定子缺相容错控制

多相电机通常采用集中绕组和非正弦供电方式,以改善磁场分布并提高电机的转矩密度。针对多相电机的上述特点,提出定子缺相时非正弦供电的容错运行策略。以9相异步电机为例,基于故障前后定子磁动势保持不变的原则,构建了剩余各相的电流方程组。分析了忽略7次谐波磁场、仅保持故障前后1、3、5次定子磁动势不变等容错策略,并通过引入定子铜耗最小的附加条件来求解正常相的电流。电流环采用比例谐振控制算法,实现了相坐标系下的无静差控制。通过实验对上述算法进行了验证,结果表明多相电机在非正弦供电情况下能获得较高的转矩密度和较平稳的运行性能。     

五相永磁同步电机容错控制策略

针对多相电机驱动系统中常见的定子绕组开路故障,提出一种有效的容错电流控制策略。从矢量空间解耦的角度,推导出缺相故障状态下的坐标变换矩阵,建立了五相永磁同步电机(PMSM)在发生一相绕组开路故障时的解耦数学模型。根据同步旋转坐标系下的定子铜耗方程,通过对Z1-Z2子空间的电流设置不同的约束条件,得到相应的矢量控制方法。实验结果表明,该方法可以减小定子绕组开路故障引起的转矩脉动,使五相PMSM在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性能。     

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。     

基于矢量控制的多相感应电机电子变极调速技术

为了拓宽交流传动系统的恒功率调速运行范围,在研究多相系统变换理论和多相电机矢量控制的基础上,提出了一种基于转子磁场定向矢量控制的多相感应电机电子变极调速方法。该方法不需要额外增加电机的容量或电流,通过转子磁场定向矢量控制产生不同平面的谐波电流,驱动电机旋转,从而控制电机实现了在不停电情况下的电子变极,而且变极过程平滑,无大的转矩波动。本文以九相感应电机为例,对提出的方法进行实验验证,给出了其在转子磁场定向矢量控制下的3对极和9对极之间相互电子变极的实验结果。实验结果表明,所提出的方法能够在不停电的情况下实现电子变极调速,有效地提高了电机恒功率调速运行范围。     

基于NPC三电平九相磁通切换永磁电机的控制

多电平逆变技术是大容量变频调速的首选方案,结合多相电机技术可以进一步提升调速系统的容量。本文对中点钳位(neutral point clamped,NPC)型三电平逆变器供电的10 k W、九相磁通切换永磁(flux-switching permanent magnet,FSPM)电机调速系统进行了仿真和实验研究,探索结合多电平逆变技术和多相电机技术的调速方案。在三相FSPM电机矢量控制的基础上扩展建立了九相FSPM电机的定子磁场定向矢量控制方法,分析了调速系统采用两种载波PWM方式下产生的电压和电流波形。另外,3、5、7次谐波电流的解耦闭环控制成功消除了直流侧中点电位偏移。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

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。     

五相逆变器的空间矢量PWM控制

多相逆变器由于电压矢量的增加，其空间矢量PWM(SVPWM)控制同三相电机相比具有更大的灵活性，文中通过对五相逆变器电压矢量空间的分析，认为多相逆变器空间矢量PWM控制的线性调制范围及形成的电机定子磁通要优于三相电机。根据五相逆变器的结构特点，在传统的最近两矢量SVPWM(NTV-SVPWM)控制的基础上，提出了两种新的五相逆变器SVPWM控制方式：最近四矢量SVPWM(NFV-SVPWM)控制和最小开关损耗SVPWM(MSL-SVPWM)控制。推导了3种控制方式下的目标输出电压函数及波形，通过对比分析，认为：NTV-SVPWM控制含有较大的低次谐波，不适宜用于多相控制：NFV-SVPWM控制的输出谐波最小，MSL-SVPWM控制的开关损耗最小，分别适用于低调制指数和高调制指数工作区。利用MATLAB对五相同步电机调速控制系统进行了仿真研究，仿真结果验证了上述结论。     

三相感应励磁发电机的运行性能及磁势感应系数

本文研究了三相倍极感应励磁同步发电机中倍极静止磁场的存在对电机运行性能的影响，并引入了反映定子直流绕组感应产生转子主励磁磁势能力的磁势感应系统这一重要概念。结果表明：采用倍极感应励磁对电机的运行性能无明显不良影响，但由于磁势感应系数较低，所需定子直流绕组安匝数较大，导致电机主绕组容量下降较多。文中分析了造成磁势感应系数低的原因，探讨了改善途径。     

基于电感参数补偿的五相感应电机容错控制

为抑制五相感应电机定子开路故障下的转矩脉动,本文提出一种基于不对称电机模型的电感参数补偿策略。从空间矢量解耦的角度,推导了定子绕组不同开路情形的坐标变换矩阵,建立了五相感应电机故障后的数学模型。通过修正故障后电机的电感参数和解耦矩阵的系数,实现了故障情况下五相感应电机的转子磁场定向控制,保证其在故障后平稳运行。以a相绕组开路故障为例,仿真和实验结果表明该策略能够有效地抑制转矩脉动,改善电机故障下运行的性能,此外这种分析方法可以推广到任意的多相电机。     

一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量PWM方法

基于三相调速系统中传统的空间矢量理论和统一电压调制技术,本文提出了一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量SVPWM方法.该方法有效地抑制了电压源逆变器供电的六相感应电机中定子谐波电流,提高了直流母线电压利用率,且易于实现,执行速度快,极易推广到以三相组为子集的多相感应电机调速系统PWM控制中.本文给出了这种SVPWM方法具体的实现思路,通过数字仿真和实验结果将它与传统的SPWM和SVPWM方法做了深入的分析和比较研究,研究结果验证了该算法的有效性,它具有谐波电流最小和实现简单的突出优点,在多相PWM逆变器控制中有广阔的应用前景.     

基于DSP28335的七相感应电机矢量控制

七相感应电机因其缺相运行具有代表性近来受到关注。采用空间解耦模型,对其基波子空间dq分量采用基于转子磁场定向矢量控制方法实现转矩和磁链解耦控制,鉴于其谐波子空间会产生谐波电流,采用了消除谐波的七相载波型UVM调制方法,该法追加谐波子空间电压为零的约束条件并通过闭环控制得以保证,算法通用性强,开关损耗小,且能够有效消除定子谐波电流。在计算机仿真基础上,以DSP芯片TMS320F28335为控制核心构建的七相感应电机变频调速系统,实验结果验证了控制方法的正确性和有效性。     

三相异步电机缺相运行分析与实验

在航空航天、机车以及核工业等工业应用中,如何使三相电机变频调速系统在缺相情况下继续运行,是衡量系统可靠性的一个重要指标.运用对称分量法,对三相异步电机缺相运行进行了详细的稳态分析,给出了电压方程和转矩方程,指出电机缺相运行带载能力大大降低以及采用传统Volts/Hz控制的可行性,并探讨了缺相情况下的矢量控制方案,最后给出了实验结果,验证了分析的正确性.     

三电平六相同步电机变频调速技术研究

中压逆变技术是大容量变频调速的首选方案,但受到功率器件耐压等级和导通电流的限制,仅仅依靠中压逆变技术来进一步提升调速系统的容量已经变得非常困难。多相电机是实现大容量传动的又一途径。该文以这两种技术为研究背景,探索结合中压逆变技术和多相电机技术的调速方案：文章在三相同步电机矢量控制的基础上扩展建立了六相同步电机的气隙磁通定向矢量控制方法和六相同步电机的气隙磁链观测技术;文章将六相逆变器分解为两个三相逆变器来控制,从而简化了六相三电平逆变器的空间矢量调制和中点电位平衡处理。作者利用这些技术设计开发了"690V/ 200kW三电平六相同步电机变频调速装置",并在该装置上进行大量动态和稳态实验研究,取得良好的运行效果。     

五相永磁同步电机缺相运行的建模与控制

为提高五相永磁同步电机(PMSM)控制系统的可靠性,减小定子绕组发生开路故障时电机输出转矩的脉动分量,提出了五相PMSM缺相运行时的容错控制策略。从矢量空间解耦的角度,建立了含有3次谐波磁场的五相PMSM缺相运行时的数学模型。根据瞬时功率守恒原理,对故障前后的电磁转矩进行分析,提出了平均转矩保持不变的容错控制策略,通过重新分配各相电流的幅值和相位,实现了控制系统的满负荷运行;为了使电机在缺相故障时仍能提供平滑转矩,提出了脉动转矩保持为零的容错控制策略,实现了控制系统的无扰运行。采用转子磁场定向的方法,通过对旋转坐标系下的交直轴电流和零序电流进行控制,实现了对电机输出转矩的补偿。实验结果表明,所提出的容错控制算法能够有效改善五相PMSM在定子绕组发生开路故障时的运行性能。     

五相感应电机转矩跟踪电子变极方法

针对五相感应电机在传统变极方法控制时,变极过程中电机转矩急剧下降和转速波动明显的问题,利用多相电机具有多个控制平面的特点,在五相感应电机转子磁场定向矢量控制的基础上,提出了一种基于转矩跟踪的电子变极方法。利用多相系统变换理论,把五相感应电机分解为1对极和2对极两个控制平面,在执行1对极和2对极间的变极调速中,采用转矩跟踪的方法控制,通过转子磁场定向矢量控制同时产生1对极和2对极的驱动电流,控制变极暂态过程中转矩的变化,实现转矩与转速均平稳的电子变极调速。通过实验验证了所提出的方法能够在不停电的情况下实现平滑的电子变极调速,减小了转矩的下降和转速的波动。     

六相永磁同步电机缺相容错控制

为了实现六相永磁同步电机缺相后的矢量控制,根据定子磁势不变的原则,以铜耗最小为目标,对双Y移相30°六相永磁同步电机缺一相绕组的电流进行优化求解。根据所求得的优化电流,获得缺相后的变换矩阵,从而建立缺一相的六相永磁同步电机旋转坐标系下数学模型,并由此提出缺相后的解耦矢量控制方法。分析漏感和空间谐波对该容错控制下转矩脉动的影响,提出相应的抑制方法。实验验证了六相永磁同步电机容错控制算法的正确性,其有效减少了缺相后的转矩脉动,且具有较好的动态性能,提高了驱动系统的可靠性。