[发明专利]一种永磁容错电机驱动系统

说明书

本发明公开了一种永磁容错电机驱动系统。该系统包括一台永磁容错电机、两套三相全桥驱动电路、两个双向晶闸管、六个熔断器以及一个独立270V直流电源。其中永磁容错电机包括两套相互独立且对称的三相单层集中式隔齿绕制的电枢绕组ABC绕组和XYZ绕组，两套三相全桥驱动电路，由六个功率开关管组成，分别控制永磁容错电机的ABC绕组和XYZ绕组；在系统出现故障时，将对应的双向晶闸管处于开通状态，构成带中性点的半桥功率变换电路，从而实现系统容错运行的控制。本发明具有磁隔离、物理隔离、热隔离、齿槽转矩脉动小、抑制短路电流、高容错性的优点，能够实现不同电气故障单独或同时出现的容错运行。

技术领域

本发明涉及电驱动系统技术领域，特别是一种永磁容错电机驱动系统。

背景技术

随着电力电子技术、电机控制技术以及稀土永磁材料的发展，永磁电机迎来了新的发展机遇和挑战，除了要求高功率密度和高效率外，同时还需具备高输出性能和高可靠性，这已成为永磁电机发展的关键所在。然而，当电机发生故障后，由于电机的非对称运行，输出转矩将出现脉动，产生较大的机械噪声，导致系统的整体性能下降，尤其是输出功率大大降低，甚至不能正常工作，严重危害了系统的安全。因此，对于当前的电驱动系统，除了满足特定功能外，还必须具备高可靠性和强容错性。

要实现电机驱动系统的高可靠性和强容错性，就必然会采用到容错电驱动系统。而在现有的几种主要容错电驱动系统中，对于传统的双余度电机，一般采用的是分布绕制的绕组，这就使得绕组一旦短路就会烧坏电机绕组，且会因为磁场耦合而输出脉动的电磁转矩，导致系统无法正常工作；对于开关磁阻电机，虽然具有很好的容错性，但与永磁电机相比，存在功率密度低、噪声大以及转矩脉动大等不足，使得它的应用受到了相应的限制。此外，现有的电驱动系统仍存在齿槽转矩脉动和短路电流难以有效抑制、所需供电电源数量过多、故障的容错能力不足等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可靠性高、容错性强的永磁容错电机驱动系统，从而实现功率开关管开路和短路故障、电机绕组开路和短路故障、桥臂短路直通以及多相绕组或多个功率开关管同时故障的容错运行。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种永磁容错电机驱动系统，其中永磁容错电机的定子中包括两套电枢绕组，该两套电枢绕组分别通过三相全桥驱动电路控制，所述三相全桥驱动电路中的每个桥臂底端设置一个熔断器；

该系统还包括：一个系统电源、两个串联后接入系统电源两端的电解电容；

所述两套电枢绕组的中性点分别通过一个双向晶闸管接入两个电解电容的中点，实现系统容错运行。

进一步地，所述永磁容错电机，由十二槽的定子和五对极表贴式永磁体转子组成，十二槽定子中包括两套相互独立且对称的三相单层集中式隔齿绕制的电枢绕组，分别为ABC绕组和XYZ绕组；转子采用转子磁钢离心式结构。

进一步地，所述两套电枢绕组分别通过三相全桥驱动电路控制，所述三相全桥驱动电路中的每个桥臂底端设置一个熔断器，具体为：

所述第一～第十二功率开关管，组成两套三相全桥驱动电路，由第一～第六功率开关管组成的三相全桥驱动电路控制永磁容错电机的ABC绕组，由第七～第十二功率开关管组成的三相全桥驱动电路控制永磁容错电机的XYZ绕组；

所述第一、三、五、七、九、十一功率开关管的集电极接入系统电源的正极，所述第二、四、六、八、十、十二功率开关管的发射极分别通过第一、二、三、四、五、六熔断器接入系统电源的负极，第一、三、五、七、九、十一功率开关管的发射极分别与第二、四、六、八、十、十二功率开关管的集电极连接；永磁容错电机的ABC绕组的A、B、C绕组接线端分别接入第一～二功率开关管的中点、第三～四功率开关管的中点、第五～六功率开关管的中点；永磁容错电机的XYZ绕组的X、Y、Z绕组接线端分别接入第七～八功率开关管的中点、第九～十功率开关管的中点、第十一～十二功率开关管的中点。