[發(fā)明專利]用于五相永磁同步電機(jī)繞組開路故障容錯(cuò)控制的電流設(shè)定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610289348.6
• 申請(qǐng)日: 2016-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN105743398B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 隋義;劉勇;程路明;張書寬;尹佐生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/10
• 分類號(hào): H02P6/10
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

21世紀(jì)以來(lái)，隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，以電動(dòng)汽車為代表的新能源汽車獲得了越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)于電動(dòng)汽車而言，其電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安全性和可靠性至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的三相永磁同步電機(jī)在電機(jī)發(fā)生繞組開路或短路故障的時(shí)候，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩會(huì)發(fā)生劇烈變化，甚至于不能工作。五相永磁同步電機(jī)由于其相數(shù)的冗余，具有良好的容錯(cuò)運(yùn)行能力。它可以在電機(jī)發(fā)生繞組開路故障的時(shí)候，通過逆變器調(diào)整剩余相繞組的電流，使電機(jī)仍然具有一定的轉(zhuǎn)矩輸出能力，因此，五相永磁同步電機(jī)在電動(dòng)汽車，艦船推進(jìn)等對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性要求較高的場(chǎng)合具有很好的應(yīng)用潛力。

傳統(tǒng)的五相電機(jī)采用五相半橋逆變器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)(如附圖1所示)，當(dāng)電機(jī)發(fā)生繞組開路故障的時(shí)候，剩余相繞組的電流和需要保持為零，即電流零序分量不可控。公開號(hào)為CN103715964A、公開日為2014年4月9日的中國(guó)發(fā)明專利《五相交流電動(dòng)機(jī)一相繞組斷開容錯(cuò)控制時(shí)相電流設(shè)定方法》涉及一種五相半橋驅(qū)動(dòng)下的五相電機(jī)一相繞組開路故障下容錯(cuò)控制的相電流設(shè)定方法。但是由于該方法的零序電流分量必須為零，因此該方法不能發(fā)揮電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩輸出能力，在容錯(cuò)控制上存在著瓶頸。此外，基于五相半橋驅(qū)動(dòng)的五相永磁同步電機(jī)在三相繞組發(fā)生開路故障的時(shí)候，五相永磁同步電機(jī)不再具備輸出平穩(wěn)轉(zhuǎn)矩的能力，電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決常規(guī)五相永磁同步電機(jī)繞組開路故障的容錯(cuò)控制中電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出能力弱的問題，提供了一種用于五相永磁同步電機(jī)繞組開路故障容錯(cuò)控制的電流設(shè)定方法。

本發(fā)明分三種方案：一相開路、兩相開路和三相開路，分別進(jìn)行介紹。

第一種方案(一相開路)：所述用于五相永磁同步電機(jī)繞組開路故障容錯(cuò)控制的電流設(shè)定方法，五相永磁同步電機(jī)A、B、C、D、E相繞組的每相串聯(lián)匝數(shù)為N，各相繞組軸線在空間上依次相差2π/5電角度，當(dāng)五相永磁同步電機(jī)正常工作時(shí)，其定子繞組的A、B、C、D、E相通以幅值為I_m、角頻率為ω、初相角為的五相對(duì)稱正弦電流I_A、I_B、I_C、I_D和I_E，即

在距離A相繞組軸線θ_s處，A、B、C、D、E相繞組的磁動(dòng)勢(shì)f_A、f_B、f_C、f_D和f_E分別為：

A、B、C、D、E相繞組在氣隙中產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)F₁(θ_s,t)為：

此時(shí)定子繞組在氣隙中產(chǎn)生正向圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；

由于五相永磁同步電機(jī)的各相繞組在空間上完全對(duì)稱，因此以A相繞組開路為例來(lái)說(shuō)明五相永磁同步電機(jī)在一相繞組開路故障下的電流設(shè)定方法：

當(dāng)A相繞組開路時(shí)，I_A＝0，調(diào)整剩余其他B、C、D、E相繞組輸入電流的設(shè)定值，假設(shè)此時(shí)B、C、D、E相繞組通入電流的表達(dá)式為：

式中：I'_B為調(diào)整后B相電流，I'_C為調(diào)整后C相電流，I'_D為調(diào)整后D相電流，I'_E為調(diào)整后E相電流，I'_m為調(diào)整后其余相繞組的電流幅值；

α和β分別為B、E相和C、D相繞組電流相對(duì)于A相繞組軸線的電角度；此時(shí)，B、C、D、E相繞組的磁動(dòng)勢(shì)f_B'、f_C'_C、f_D'_D、f_E'_E分別為：

那么，A相繞組開路時(shí)，B、C、D、E相繞組在氣隙中產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)F₁'(θ_s,t)為：

此時(shí)該合成磁動(dòng)勢(shì)在氣隙中同時(shí)產(chǎn)生正向和反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，正向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)部分的幅值為反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)部分的幅值為