[发明专利]用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法

摘要

用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，属于电机控制领域，本发明为解决常规五相永磁同步电机绕组开路故障的容错控制中电机转矩输出能力弱的问题。本发明方案五相永磁同步电机采用五相全桥或五相六桥臂逆变器进行供电，当电机发生一相、两相或三相绕组开路故障情况下，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中的反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；这样气隙中就会产生一个幅值最大的正向圆形旋转磁场。调整剩余各相绕组的输入电流，与传统的绕组开路故障容错控制方法相比，本发明方法可以提高五相永磁同步电机在绕组开路故障下的转矩输出能力，输出转矩更大而转矩波动更小。

主权项

用于五相永磁同步电机绕组开路故障容错控制的电流设定方法，五相永磁同步电机A、B、C、D、E相绕组的每相串联匝数为N，各相绕组轴线在空间上依次相差2π/5电角度，当五相永磁同步电机正常工作时，其定子绕组的A、B、C、D、E相通以幅值为Im、角频率为ω、初相角为的五相对称正弦电流IA、IB、IC、ID和IE，即在距离A相绕组轴线θs处，A、B、C、D、E相绕组的磁动势fA、fB、fC、fD和fE分别为：A、B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1(θs,t)为：此时定子绕组在气隙中产生正向圆形旋转磁场；其特征在于，由于五相永磁同步电机的各相绕组在空间上完全对称，因此以A相绕组开路为例来说明五相永磁同步电机在一相绕组开路故障下的电流设定方法：当A相绕组开路时，IA＝0，调整剩余其他B、C、D、E相绕组输入电流的设定值，假设此时B、C、D、E相绕组通入电流的表达式为：式中：I'B为调整后B相电流，I'C为调整后C相电流，I'D为调整后D相电流，I'E为调整后E相电流，I'm为调整后其余相绕组的电流幅值；α和β分别为B、E相和C、D相绕组电流相对于A相绕组轴线的电角度；此时，B、C、D、E相绕组的磁动势f′B、f′C、f′D、f′E分别为：那么，A相绕组开路时，B、C、D、E相绕组在气隙中产生的合成磁动势F1'(θs,t)为：此时该合成磁动势在气隙中同时产生正向和反向旋转磁场，正向旋转磁场部分的幅值为反向旋转磁场部分的幅值为A相绕组发生开路故障后，为了使电机能够输出最大平滑转矩，需要在使合成磁动势中反向旋转分量为零的前提下，使正向旋转分量的幅值最大；也就是在满足条件2cos(α+2π/5)+2cos(β+4π/5)＝0时，求取2cos(α‑2π/5)+2cos(β‑4π/5)的最大值，则α＝3π/10，β＝9π/10，此时，此时该合成磁动势在气隙中产生正向圆形旋转磁场；即当A相开路故障后，为实现容错控制将剩余其他B、C、D、E相绕组电流按以下表达式进行设定：