[发明专利]一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法

说明书

本发明公开了一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法，该系统采用双通道接法，A、C相构成通道U，B、D相构成通道V，每个通道有4个功率管，四相电励磁双凸极电机采用四相四状态控制，每一个状态有4个功率管开通，其中2个处于通道U，包括1个上管和1个下管；另外2个处于通道V，包括1个上管和1个下管；该方法包括首先将故障范围缩小到两个功率管，然后根据相桥臂中点电压特性确定故障管是上管还是下管。

技术领域

本发明涉及电机驱动系统变换器故障检测方法，尤其涉及一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法。

背景技术

功率电子器件不可避免地存在一定的故障率，常见的功率电子器件故障包括开路故障和短路故障两个方面，一般而言短路故障会造成过流从而熔断熔丝转化成为开路故障处理，双凸极电机属于一种无刷电机，它电动运行时依靠功率电子变换器正常换相，当功率电子器件发生开路故障后，影响电机正常换相，严重的情况下可能造成双凸极电机系统停机，而在可靠性要求较高的航空、航天、汽车等应用场合，需要电机系统持续稳定运行，发生故障后需要具有容错能力，但是容错技术建立在故障监测技术的基础上，功率管故障检测技术具有重要的意义。

电励磁双凸极电机结构简单、控制灵活、各相独立具有良好的容错能力，且四相电励磁双凸极电机与传统三相电励磁双凸极电机相比，输出转矩脉动小，容错性能更加优良，在构造高可靠性电机系统方面更具优势，已授权的中国发明专利201510013255.6：一种四相电励磁双凸极电机及其开路故障诊断方法，公开了一种故障检测方法是通过在两个通道的中点设置检测电阻，对该电阻的检测电压进行采样并提取故障特征，以诊断出发生的故障类型；已授权的中国发明专利201210540201.1：一种无刷直流电机逆变器常见断路故障诊断方法，能在无刷直流电机逆变器发生断路故障后及时检测并诊断出故障位置；已授权的中国发明专利201510127335.4：一种四相电励磁双凸极容错电机单相开路补偿控制方法，提出根据组间磁阻转矩相互抵消、组间励磁转矩之和与故障前相比保持不变的原则，计算剩余三相的容错电流；已授权的中国发明专利201410063547.6：一种四相无刷直流电机容错功率变换器及控制方法，提出一种具有第五冗余桥臂的容错变换器。

现有的关于电励磁双凸极电机的故障检测方法及容错控制的研究均具有一定的成果，但是现有的容错控制策略需要建立在故障检测的基础上，而无刷电机系统故障中功率管单管开路故障较为常见，所以本主要解决单管开路故障后的故障检测，不需要为系统添加额外的电阻等器件，利用电流采样、电压采样和霍尔位置信号实现检测过程。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，提供一种四相电励磁双凸极电机系统及其功率管单管开路故障检测方法。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种四相电励磁双凸极电机系统，该系统包括：四相全桥变换器、母线电容C1、电流采样模块、电压采样模块、霍尔位置传感器、微控制器及四相电励磁双凸极电机；其中四相全桥变换器有四个桥臂A、B、C、D：功率管T1、T2构成桥臂A，桥臂中点为a；功率管T5、T6构成桥臂C，桥臂中点为c；功率管T3、T4构成桥臂B，桥臂中点为b；功率管T7、T8构成桥臂D，桥臂中点为d；电机A相绕组输入端接到桥臂中点a，C相绕组输入端接到桥臂中点c，A、C相绕组输出端相连，A、C相构成通道U；B相绕组输入端接到桥臂中点b，D相绕组输入端接到桥臂中点d，B、D相绕组输出端相连；B、D相构成通道V。

优选的，功率管T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8分为四组，分别为：

第一组记为F1，其包括上管T1和下管T6，构成通道U；

第二组记为F2，其包括上管T3和下管T8，构成通道V；

第三组记为F3，其包括上管T5和下管T2，构成通道U；