[發(fā)明專利]一種開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110408854.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN114389511A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳旭;張卓然;于立;薛涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P25/092
• 分類號(hào): H02P25/092;H02P29/028
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 馬苗苗

本發(fā)明公開了一種用于開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，屬于變磁阻類電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。本文所提出的開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將傳統(tǒng)混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的三相中性點(diǎn)分開，三相電樞繞組的中性點(diǎn)不連在一起，而是連在另一個(gè)三相全橋逆變器的橋臂中點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)角控制。在此變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加入兩個(gè)開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開繞組變換器橋臂開路故障的容錯(cuò)控制。本發(fā)明具有容錯(cuò)性能強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)方式簡單的突出優(yōu)勢，能夠有效提高混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，適用于處理全橋變換器的單管開關(guān)管開路故障、一相橋臂開路故障、兩相橋臂開路故障和三相橋臂開路故障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變磁阻類電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)(hybrid excitation doubly salient machine,HEDSM)轉(zhuǎn)子上不存在繞組和磁鋼，因此其結(jié)構(gòu)簡單牢固、易于維護(hù)、可靠性高。在飛機(jī)起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、新能源汽車等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。航空航天等場合、電動(dòng)汽車等應(yīng)用場合對(duì)系統(tǒng)的可靠性要求高，需要電機(jī)系統(tǒng)故障后能夠容錯(cuò)運(yùn)行。容錯(cuò)技術(shù)一般通過隔離故障并啟用冗余備用部件來進(jìn)行容忍故障，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一定的故障后，系統(tǒng)發(fā)生重構(gòu)并且啟用容錯(cuò)方案使得系統(tǒng)技術(shù)輸出全部或部分正常運(yùn)行時(shí)的指標(biāo)，保證故障后系統(tǒng)能繼續(xù)安全運(yùn)行。

混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)作為磁阻類電機(jī)，定轉(zhuǎn)子具有雙邊凸極的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大和振動(dòng)劇烈的問題，在一定程度上制約了其推廣應(yīng)用。另一方面，由于混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的轉(zhuǎn)子上無任何繞組和永磁體，混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的本體具有高可靠性，因此，混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)系統(tǒng)故障診斷和容錯(cuò)控制的研究主要針對(duì)功率變換器故障診斷和容錯(cuò)控制。

對(duì)于混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)來說，功率變換器起著至關(guān)重要的作用，電機(jī)依賴變換器進(jìn)行換相，而變換器是電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)，若變換器發(fā)生故障，會(huì)引起較為嚴(yán)重的后果。研究具有容錯(cuò)功能的變換器及相應(yīng)的控制策略具有重要意義。文獻(xiàn)[1]研究了三相DSEM半橋容錯(cuò)拓?fù)洌梅至央娙莺碗p向開關(guān)管實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)，文中還提出了確定單管開路故障的故障定位方案，并給出單相開路故障后容錯(cuò)運(yùn)行的等效電路。

目前關(guān)于混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)容錯(cuò)控制技術(shù)的研究都是針對(duì)傳統(tǒng)混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)，尚沒有關(guān)于開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)容錯(cuò)控制的研究。

本發(fā)明提出的開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的特征為三相電樞繞組的中點(diǎn)不相連，即每相繞組的兩端分別連接兩組三相全橋逆變器對(duì)應(yīng)橋臂中點(diǎn)。基于以上分析，本案旨在提出一種開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的容錯(cuò)性能。

參考文獻(xiàn)

[1]魏佳丹,周波.雙凸極電機(jī)全橋變換器單相開路故障容錯(cuò)方案[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(024):88-93.

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種用于開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)的容錯(cuò)型變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在此變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，加入兩個(gè)開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開繞組變換器橋臂開路故障的容錯(cuò)控制。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：

開繞組混合勵(lì)磁雙凸極電機(jī)和變換器拓?fù)淙鐖D1所示。一相繞組通入電流時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為：

其中Tp表示單相總轉(zhuǎn)矩輸出，Tpr表示單相磁阻轉(zhuǎn)矩，Tpe表示單相勵(lì)磁轉(zhuǎn)矩，Lp表示相繞組自感，if表示勵(lì)磁電流，Lpf表示勵(lì)磁繞組與相繞組互感，θ表示轉(zhuǎn)子位置角。電樞繞組的自感及電樞繞組與勵(lì)磁繞組的互感均與電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角有關(guān)。