[发明专利]一种基于裂相抽头具有容错功能的开关磁阻电机系统及其故障诊断方法

权利要求书

1.一种基于裂相抽头具有容错功能的开关磁阻电机系统，其特征在于，包括开关磁阻电机、功率变换器、故障容错组件、电流传感器以及控制器；其中：

所述的开关磁阻电机具有三相定子绕组，每相定子绕组均中间裂相抽头；

所述的功率变换器用于为开关磁阻电机的各相定子绕组提供励磁；

所述的电流传感器用于检测三相定子绕组上对应的三相绕组电流；

所述的故障容错组件用于当开关磁阻电机发生开路或短路故障时实现故障诊断以及容错运行；

所述的控制器根据三相绕组电流对开关磁阻电机进行故障诊断，并为功率变换器以及故障容错组件中的功率开关器件提供控制信号；

所述的功率变换器包括一直流母线电容以及三组功率变换单元，所述的功率变换单元包含两个带反并联二极管的开关管S₁～S₂以及两个续流二极管D₁～D₂；其中，开关管S₁的一端与续流二极管D₁的阴极、直流母线电容的一端以及直流电压的正极相连，开关管S₁的另一端与对应相定子绕组的一端以及续流二极管D₂的阴极相连，续流二极管D₂的阳极与开关管S₂的一端、直流母线电容的另一端以及直流电压的负极相连，开关管S₂的另一端与对应相定子绕组的另一端以及续流二极管D₁的阳极相连；

所述的故障容错组件包括三组故障容错单元，所述的故障容错单元包含两个带反并联二极管的开关管S₃～S₄；其中，开关管S₃的一端与直流电压的正极相连，开关管S₃的另一端与开关管S₄的一端以及对应相定子绕组的中间抽头节点相连，开关管S₄的另一端与直流电压的负极相连。

2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机系统，其特征在于：所述的开关管S₁～S₄均采用CoolMOS管或IGBT。

3.根据权利要求1所述的开关磁阻电机系统，其特征在于：所述的续流二极管D₁～D₂均采用快恢复二极管。

4.一种如权利要求1所述的开关磁阻电机系统的故障诊断方法，如下：

开关磁阻电机正常运行情况下，当任一相定子绕组在其开通区间内绕组电流为零时，则表明该相定子绕组或其对应的功率变换单元存在开路故障；此时，开通对应相故障容错单元中的开关管S₃并判断该相绕组电流：

若该相绕组电流重新出现，则表明故障位于对应相功率变换单元中的开关管S₁以及与其连接的裂相后的前半部分定子绕组所组成的线路中，且该相在由对应功率变换单元中的开关管S₂和二极管D₁、对应故障容错单元中的开关管S₃～S₄以及后半部分定子绕组所组成的不对称半桥拓扑下容错运行；

若该相绕组电流仍为零，则表明故障位于对应相功率变换单元中的开关管S₂以及与其连接的裂相后的后半部分定子绕组所组成的线路中，进而开通对应相故障容错单元中的开关管S₄，使该相在由对应功率变换单元中的开关管S₁和二极管D₂、对应故障容错单元中的开关管S₃～S₄以及前半部分定子绕组所组成的不对称半桥拓扑下容错运行；

开关磁阻电机正常运行情况下，当任一相定子绕组在电机整个开关循环周期内绕组电流始终大于零，则表明该相定子绕组或其对应的功率变换单元存在短路故障；此时，开通对应相故障容错单元中的开关管S₃并判断该相绕组电流：

若该相绕组电流减至零，则表明故障位于对应相功率变换单元中的开关管S₁以及与其连接的裂相后的前半部分定子绕组所组成的线路中，且该相在由对应功率变换单元中的开关管S₂和二极管D₁、对应故障容错单元中的开关管S₃～S₄以及后半部分定子绕组所组成的不对称半桥拓扑下容错运行；

若该相绕组电流仍始终大于零，则表明故障位于对应相功率变换单元中的开关管S₂以及与其连接的裂相后的后半部分定子绕组所组成的线路中，进而开通对应相故障容错单元中的开关管S₄，使该相在由对应功率变换单元中的开关管S₁和二极管D₂、对应故障容错单元中的开关管S₃～S₄以及前半部分定子绕组所组成的不对称半桥拓扑下容错运行。