[发明专利]12/8单绕组无轴承开关磁阻电机容错运行控制方法

摘要

本发明公开了12/8单绕组无轴承开关磁阻电机容错运行控制方法，属于开关磁阻电机控制的技术领域。首先在故障相绕组的二自由度坐标系内建立12/8单绕组无轴承开关磁阻电机数学模型，再按照补偿齿极绕组电流与故障齿极径向相对的齿极绕组电流之和等于故障相另一对径向相对的两个齿极绕组电流之和的补偿原则补偿悬浮力。本发明减小电机漏磁，通过引入系数将不同悬浮力方向的控制方式统一，在保证稳定悬浮的情况下尽可能地提高输出转矩。

主权项

12/8单绕组无轴承开关磁阻电机容错运行控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，在故障相绕组的二自由度坐标系内建立12/8单绕组无轴承开关磁阻电机数学模型：$F_{\mathrm{\α}}=\frac{\∂W}{\∂\mathrm{\α}}=K_{f1}\left(\mathrm{\θ}\right)\left\{\begin{array}{c}{N_s}^2(i_{\mathrm{normal}1}+i_{\mathrm{normal}3})(i_{\mathrm{normal}1}-i_{\mathrm{normal}3})\\ +\frac{2{N_s}^{2}A\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}(i_{\mathrm{normal}1}-i_{\mathrm{normal}3})[i_{\mathrm{normal}2}+i_{\mathrm{normal}4}-(i_{\mathrm{normal}1}+i_{\mathrm{normal}3})]\\ +\frac{{2N_s}^{2}B\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}(i_{\mathrm{normal}1}-i_{\mathrm{normal}3})[i_{\mathrm{fault}2}+i_{\mathrm{fault}4}-(i_{\mathrm{fault}1}+i_{\mathrm{fault}3})]\end{array}\right\}$$+K_{f2}\left(\mathrm{\θ}\right)\left\{\begin{array}{c}-\frac{N_s^2}{2}[\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}1}^2-i_{\mathrm{fault}3}^2)+(i_{\mathrm{fault}2}^2-i_{\mathrm{fault}}^2)]\\ +\frac{N_s^{2}B\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}[\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}}-i_{\mathrm{fault}3})+(i_{\mathrm{fault}4}-i_{\mathrm{fault}2})][(i_{\mathrm{fault}1}+i_{\mathrm{fault}3})-(i_{\mathrm{fault}4}+i_{\mathrm{fault}2})]\\ +\frac{N_s^{2}A\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}[\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}1}-i_{\mathrm{fault}3})+(i_{\mathrm{fault}4}-i_{\mathrm{fault}2})][(i_{\mathrm{normal}1}+i_{\mathrm{normal}3})-(i_{\mathrm{normal}2}+i_{\mathrm{normal}4})]\end{array}\right\}$$F_{\mathrm{\β}}=\frac{\∂W}{\∂\mathrm{\β}}=K_{f1}\left(\mathrm{\θ}\right)\left\{\begin{array}{c}{N_s}^2(i_{\mathrm{normal}2}+i_{\mathrm{normal}4})(i_{\mathrm{normal}2}-i_{\mathrm{normal}4})\\ +\frac{2{N_s}^{2}A\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}(i_{\mathrm{normal}2}-i_{\mathrm{normal}4})[i_{\mathrm{normal}1}+i_{\mathrm{normal}3}-(i_{\mathrm{normal}2}+i_{\mathrm{normal}4})]\\ +\frac{2{N_s}^{2}B\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}(i_{\mathrm{normal}2}-i_{\mathrm{normal}4})[i_{\mathrm{sb}1}+i_{\mathrm{sb}3}-(i_{\mathrm{sb}2}+i_{\mathrm{sb}4})]\end{array}\right\}$$+K_{f2}\left(\mathrm{\θ}\right)\left\{\begin{array}{c}-\frac{N_s^2}{2}[(i_{\mathrm{fault}1}^2-i_{\mathrm{fault}3}^2)-\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}2}^2-i_{\mathrm{fault}4}^2)]\\ +\frac{N_s^{2}B\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}[\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}2}-i_{\mathrm{fault}4})+(i_{\mathrm{fault}1}-i_{\mathrm{fault}3})][(i_{\mathrm{fault}1}+i_{\mathrm{fault}3})-(i_{\mathrm{fault}2}+i_{\mathrm{fault}4})]\\ +\frac{N_s^{2}A\left(\mathrm{\θ}\right)}{4A\left(\mathrm{\θ}\right)+4B\left(\mathrm{\θ}\right)}[\sqrt{3}(i_{\mathrm{fault}2}-i_{\mathrm{fault}4})+(i_{\mathrm{fault}1}-i_{\mathrm{fault}3})][(i_{\mathrm{normal}1}+i_{\mathrm{normal}3})-(i_{\mathrm{normal}2}+i_{\mathrm{normal}4})]\end{array}\right\}$其中，F_α、F_β分别为故障相在其相应α、β自由度上所需的径向悬浮力，K_f1(θ)、K_f2(θ)、A(θ)、B(θ)为与电机尺寸及转子位置角有关的系数，N_s为绕组匝数，i_fault1、i_fault2、i_fault3、i_fault4为发生故障相的各齿极绕组电流，i_normal1、i_normal2、i_normal3、i_normal4为对应补偿相各绕组电流；步骤2，当绕组故障补偿时，将故障齿极绕组电流与未导通相电流置为0，由步骤1所述数学模型得到绕组开路故障补偿数学模型，按照补偿齿极绕组电流与故障齿极径向相对的齿极绕组电流之和等于故障相另一对径向相对的两个齿极绕组电流之和的补偿原则得到：补偿齿极绕组电流与故障齿极径向相对的齿极绕组电流，故障相另一组径向相对的两个齿极绕组电流，同时引入系数k。