[發明專利]一種開繞組混合勵磁雙凸極電機容錯型變換器驅動系統

在審

• 申請號: 202110408854.3
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN114389511A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 陳旭;張卓然;于立;薛涵
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P25/092
• 分類號: H02P25/092;H02P29/028
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

1.本發明公開的開繞組混合勵磁雙凸極電機容錯型變換器驅動系統，其特征在于：控制對象為開繞組混合勵磁雙凸極電機，具備三相電樞繞組中點斷開的結構特點，其功率變換器拓撲由兩組三相全橋逆變器構成；將傳統混合勵磁雙凸極電機的三相中性點分開，三相電樞繞組的中性點不連在一起，而是連在另一個三相全橋逆變器的橋臂中點，實現開繞組混合勵磁雙凸極電機的標準角控制；在此基礎上，加入兩個開關，從而實現對開繞組變換器橋臂開路故障的容錯控制。

2.根據權利要求1所述的開繞組混合勵磁雙凸極電機容錯型變換器驅動系統，其特征在于，控制對象開繞組混合勵磁雙凸極電機區別于傳統混合勵磁雙凸極電機的特征為三相電樞繞組的中點不相連，即每相繞組的兩端分別連接兩組三相全橋逆變器的橋臂中點；因此開繞組混合勵磁雙凸極電機可以存在同時導通的兩相正電流幅值與負電流幅值不相等的情況，避免了傳統星形聯接的混合勵磁雙凸極電機因繞組串聯回路導致各相電樞繞組之間電流相互制約，磁阻轉矩相互抵消的問題。

3.根據權利要求1所述的開繞組混合勵磁雙凸極電機容錯型變換器驅動系統，其特征在于，其控制原理為：實時檢測電機的三相電壓、電流和轉子位置信號，反饋給控制器，控制器對反饋的信號進行實時故障檢測，一旦檢測到開路故障，控制器判斷故障類型和發生位置，通過控制開關管導通方式實現相應的容錯控制，使得電機在驅動系統故障情況下仍然能夠產生連續的轉矩；具體包括以下步驟：

(1)電機驅動系統正常運行時，開關S1和S2斷開，電機的工作原理如圖2所示；在電機正常運行過程中，實時檢測電機的三相電壓、電流和轉子位置信號，反饋給控制器；控制器對反饋的信號進行實時故障檢測，一旦檢測到開路故障，控制器判斷故障類型和發生位置，進行相應的容錯控制；

(2)單管開路故障時，以開關管Q7開路故障為例，因為開關管Q7發生開路故障，A相無法通入負電流；以120°～240°為例，需要B相通入正電流，A相通負電流時，開關S1和S2閉合，Q4和Q11、Q3和Q12導通，如圖4所示，即可實現B相通入正電流，A相通負電流；

(3)一相橋臂開路故障時，以Q7和Q10這一橋臂開路故障為例，因為開關管Q7和Q10發生開路故障，A相無法通入電流；此時，首先低電平封鎖Q7的驅動信號；當0～120°區間內需要A相通正電流、C相通負電流時，開關S1閉合，Q1和Q12、Q11和Q2導通，如圖5(a)所示，即可實現A相通正電流、C相通負電流；同理，當120～240°區間內需要B相通正電流、A相通負電流時，開關S1和S2閉合，Q4和Q11、Q3和Q12導通，如圖5(b)所示，即可實現B相通正電流、A相通負電流；

(4)兩相橋臂開路故障時，以Q7和Q10、Q9和Q12兩橋臂開路故障為例，因為開關管Q7和Q10、Q9和Q12發生開路故障，A相和B相無法通入電流；此時，首先低電平封鎖Q7和Q10、Q9和Q12的驅動信號；其次，閉合開關S1和S2，此時開繞組HEDSM的三相中性點相連，開繞組HEDSM等效為傳統HEDSM，運行原理也同傳統HEDSM，電機的工作原理如圖2所示；當120～240°區間內需要B相通正電流、A相通負電流時，開關S1和S2閉合，Q3和Q4導通，如圖6所示，即可實現B相通正電流、A相通負電流；

(5)三相橋臂開路故障時，以Q7和Q10、Q9和Q12、Q8和Q11三橋臂開路故障為例，因為開關管Q7和Q10、Q9和Q12發生開路故障，A相和B相無法通入電流；此時，首先低電平封鎖Q7和Q10、Q9和Q12、Q8和Q11的驅動信號；其次，閉合開關S1和S2，此時開繞組HEDSM的三相中性點相連，開繞組HEDSM等效為傳統HEDSM，運行原理也同傳統HEDSM，電機的工作原理如圖2所示；當120～240°區間內需要B相通正電流、A相通負電流時，開關S1和S2閉合，Q3和Q4導通，如圖7所示，即可實現B相通正電流、A相通負電流。