[發明專利]雙定子錯位混合勵磁型軸向磁通切換電機的容錯控制方法

在審

• 申請號: 202010155373.1
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111342730A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 徐妲;梁義文;屠逸翔;張晨丹;荊凡勝
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/18;H02P27/08;H02P29/028
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種雙定子錯位混合勵磁型軸向磁通切換電機的容錯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、通過電流傳感器分別采集得到兩套電樞繞組的相電流；

步驟2、將采集得到的相電流轉換到轉子dq軸坐標系；

步驟3、通過電樞繞組電流判斷是否發生故障，當電機正常運行時進入步驟4，當電機電樞繞組發生故障時進入步驟5；

步驟4、電機正常運行時，勵磁繞組用于電機調速，具體如下：

電機正常運行時，采用i_d＝0的控制策略，勵磁繞組用于電機調速，若此時參考轉矩T_e^*≤額定轉矩T_e，根據轉矩計算公式參考電流計算模塊按照如下電流分配方案輸出電流：

其中，p為電機轉子齒數，flux為電樞繞組匝鏈的永磁磁鏈幅值，i_q為第一定子與第二定子的實際q軸電流之和，i_q^*為第一定子與第二定子的q軸參考電流之和，i_d^*為第一定子與第二定子的d軸參考電流之和，i_f^*為第一定子與第二定子勵磁繞組參考電流之和，i_d1^*、i_d2^*、i_q1^*、i_q2^*分別為第一定子、第二定子的d軸參考電流與q軸參考電流；i_f1^*、i_f2^*分別為第一定子與第二定子勵磁繞組參考電流；

若參考轉矩T_e^*＞額定轉矩T_e，根據轉矩計算公式此時參考電流計算模塊按照如下電流分配方案輸出電流：

其中，i_qN為q軸電流的額定值，M_sf為電樞繞組與勵磁繞組互感幅值；

步驟5、電機電樞繞組故障時，勵磁繞組用于電機容錯控制，具體如下：

電機電樞繞組故障時，采用i_d＝0的控制策略，此時勵磁繞組用于電機容錯控制；

電機正常運行狀態下，相電流表達式為：

電機磁動勢TMMF表達式為：

TMMF＝MMF_a+MMF_b+MMF_c

＝Ni_a1+αNi_b1+α²Ni_c1+βNi_a2+αβNi_b2+α²βNi_c2

其中，θ為電角度，I_m為相電流的幅值，α＝1∠120°，用于表征b₁、b₂相和c₁、c₂相在空間上相對于a₁、a₂相的位置，β＝1∠90°，用于表征兩個定子上相應的電樞繞組錯位90°機械角度，MMF_a、MMF_b、MMF_c分別為三相磁動勢，N為電樞繞組匝數；

電機發生第一定子的a₁繞組開路故障時，在非故障相電流不改變的前提下，相電流表達式為：

電機磁動勢TMMF'表達式為：

TMMF'＝MMF_a+MMF_b+MMF_c

＝αNi_b1+α²Ni_c1+βNi_a2+αβNi_b2+α²βNi_c2

根據雙定子錯位混合勵磁型軸向磁通切換電機的拓撲結構，若以a₁相電樞繞組所在空間位置作為參考，逆時針方向為正方向，第一定子上各勵磁線圈分別與a₁繞組在空間上分別相差30°、90°、150°、210°、270°、330°；同時，為了勵磁電流能夠形成閉合回路，將6個勵磁線圈分為3組，記與a₁相空間位置上相差30°和210°的兩勵磁線圈為組1，通電后所產生的磁動勢大小為MMF_f1；相差90°和270°的兩線圈為組2，通電后所產生的磁動勢大小為MMF_f2；相差150°和330°兩線圈為組3，通電后所產生的磁動勢大小為MMF_f3；

若在第一定子的3組勵磁線圈中都通入相同大小的正弦電流，則每組勵磁線圈所產生的磁動勢分別為：

其中，N₁為每個勵磁線圈的匝數；

此時，整個第一定子勵磁繞組的磁動勢表達式為：

由以上計算結果看出，若同時在第一定子的3組勵磁線圈中通入相同大小的電流，其合成勵磁磁動勢為零，此時不能形成圓形旋轉磁場，因此需在3組勵磁繞組中選擇1 組或2組通電；

選擇空間位置上分布在a₁繞組兩側的組1和組2兩組勵磁線圈通電，同時為了抵消組1和組2磁動勢中的虛部分量，將這兩組勵磁線圈反串，此時合成磁動勢表達式為：

若要用勵磁繞組代替故障相出力，則當勵磁繞組產生磁動勢與故障相故障之前產生的磁動勢相等即可，此時有：

由此解出勵磁繞組產生相同大小磁動勢，所需通入的電流大小為：

此時參考電流計算模塊輸出的各電流大小為：

步驟6、通過定子電流產生空間矢量脈寬調制信號，驅動相應的功率變換器運行。