[發(fā)明專利]一種電勵磁雙凸極電機開路故障容錯驅動系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113507252B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設計）人: 趙佳琪;周波;王開淼;徐旸
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02P25/022
• 分類號: H02P25/022;H02P25/16;H02P29/028;H02P23/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

1.一種電勵磁雙凸極電機開路故障容錯驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)中：主功率電源為四橋臂變換器驅動電路的母線提供電壓，電勵磁雙凸極電機的三相繞組以開繞組形式連接在所述四橋臂變換器驅動電路上；勵磁電源通過不對稱半橋變換器連接在所述電勵磁雙凸極電機的勵磁繞組的兩端；負載側儲能電容與負載并聯(lián)；電流傳感器檢測所述電勵磁雙凸極電機的三相繞組的相電流并將信號傳送給控制器，位置傳感器檢測位置信息并將信號傳送給所述控制器；

當所述控制器通過三相繞組的相電流未檢測到所述電勵磁雙凸極電機存在開路故障時，結合位置信息和電感曲線變化規(guī)律、控制所述四橋臂變換器驅動電路中的開關管的導通和關斷調整三相繞組的相電流的方向，使得電周期的每個扇區(qū)下工作的兩個相繞組產生大小相同、方向相反的磁阻轉矩以及均為正的勵磁轉矩，驅動所述電勵磁雙凸極電機工作在正常運行模式下；

當所述控制器通過三相繞組的相電流檢測到所述電勵磁雙凸極電機存在開路故障時，結合位置信息和電感曲線變化規(guī)律、按照開路故障對應的容錯控制方式控制所述四橋臂變換器驅動電路中的開關管的導通和關斷調整三相繞組的相電流的方向，使得電周期的每個扇區(qū)下工作的相繞組產生的總轉矩輸出為正，驅動所述電勵磁雙凸極電機工作在容錯運行模式下；

其中，所述四橋臂變換器驅動電路的第一橋臂包括上橋臂開關管T1和下橋臂開關管T2，第二橋臂包括上橋臂開關管T3和下橋臂開關管T4，第三橋臂包括上橋臂開關管T5和下橋臂開關管T6，第四橋臂包括上橋臂開關管T7和下橋臂開關管T8；所述電勵磁雙凸極電機的A相繞組的兩端出線端分別連接所述第一橋臂和所述第二橋臂的中間點，B相繞組的兩端出線端分別連接所述第二橋臂和所述第三橋臂的中間點，C相繞組的兩端出線端分別連接所述第三橋臂和所述第四橋臂的中間點；且所述A相繞組與所述B相繞組的同名端相連，所述B相繞組與所述C相繞組的同名端相連，以電流從繞組的同名端流入為正方向；

所述電勵磁雙凸極電機的p相繞組產生的輸出轉矩T_p為：

p相繞組表示A相繞組、B相繞組、C相繞組中的任意一相繞組，i_p是p相繞組的相電流，i_f是勵磁電流，L_p是p相繞組的自感，L_pf是p相繞組的勵磁互感值，θ是轉子位置角；T_pr是p相繞組產生的磁阻轉矩且與p相繞組的自感的變化規(guī)律相關而與i_p的正負無關，T_pe是p相繞組產生的勵磁轉矩且與p相繞組的勵磁互感值的變化規(guī)律和i_p的正負均相關；

所述電感曲線變化規(guī)律指示任意時刻三相繞組的自感與勵磁互感值的變化規(guī)律，則根據所述電感曲線變化規(guī)律控制三相繞組的相電流的方向以調整每相繞組產生的輸出轉矩、從而調整每個扇區(qū)下的總轉矩輸出；

其中，所述電感曲線變化規(guī)律指示在一個電周期內：

在電角度[0°，120°]區(qū)間的第一扇區(qū)內，A相繞組的自感與勵磁互感值上升，B相繞組的自感與勵磁互感值保持不變，C相繞組的自感與勵磁互感值下降；

在電角度(120°，240°]區(qū)間的第二扇區(qū)內，A相繞組的自感與勵磁互感值下降，B相繞組的自感與勵磁互感值上升，C相繞組的自感與勵磁互感值保持不變；

在電角度(240°，360°]區(qū)間的第三扇區(qū)內，此時A相繞組的自感與勵磁互感值保持不變，B相繞組的自感與勵磁互感值下降，C相繞組的自感與勵磁互感值上升；

且在任意一個扇區(qū)內，p相繞組的勵磁互感值的變化率的絕對值大于自感的變化率的絕對值；

則當所述控制器驅動所述電勵磁雙凸極電機工作在正常運行模式下時：當根據所述位置信息確定處于所述第一扇區(qū)內時，所述控制器控制開關管T1、T7、T4導通斬波，其余開關管保持關斷，使得A相繞組通入正向的相電流、B相繞組通入正向的相電流、C相繞組通入負向的相電流，A相繞組和C相繞組均產生正的勵磁轉矩、B相繞組未產生輸出轉矩；當根據所述位置信息確定處于所述第二扇區(qū)內時，所述控制器控制開關管T5、T2導通斬波，其余開關管保持關斷，使得A相繞組通入負向的相電流、B相繞組通入正向的相電流，A、B相繞組均產生正的勵磁轉矩；當根據所述位置信息確定處于所述第三扇區(qū)內時，所述控制器控制開關管T3、T8導通斬波，其余開關管保持關斷，使得B相繞組通入負向的相電流、C相繞組通入正向的相電流，B、C相繞組均產生正的勵磁轉矩；

當所述控制器按照第一開路故障對應的容錯控制方式，或者，第四開路故障對應的容錯控制方式，或者，第五開路故障對應的容錯控制方式控制所述四橋臂變換器驅動電路中的開關管的導通和關斷時，電周期的每個扇區(qū)下僅有對應的一個相繞組工作且產生的總轉矩輸出為工作的相繞組的輸出轉矩；其中，第一開路故障為所述第一橋臂上的至少一個開關管發(fā)生開路故障或者所述A相繞組發(fā)生開路故障；所述第四開路故障為所述第四橋臂上的至少一個開關管發(fā)生開路故障或者所述C相繞組發(fā)生開路故障；所述第五開路故障為所述B相繞組發(fā)生開路故障。