永磁电机及其驱动系统容错技术综述

永磁电机具有效率高、功率密度高、控制灵活的特点,研究永磁电机及其驱动系统的容错技术有利于提升其在电动汽车、新能源发电和航空电力作动系统等领域的应用潜力。对近年来永磁电机驱动系统容错技术领域的研究成果和最新进展进行归纳和总结:系统地将容错电机本体分为"冗余拓扑"设计和"结构优化"设计来进行归纳总结;将容错算法归纳为"基于电流矢量重构技术"和"基于电压矢量重构技术"来进行类比分析;三相和多相逆变器系统容错技术;位置/速度传感器和电流传感器故障容错方案,包括冗余传感器和无传感观测器技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为永磁电机及其驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。     

具有升压和容错功能的开绕组感应电机驱动系统

为了提高电机驱动系统的可靠性和安全性,提出一种具有单级升压和容错功能的开绕组感应电机驱动系统。驱动系统运行的拓扑由阻抗源网络和3-H桥逆变器结合而成,既能实现单级升压又能在变流器发生故障下容错运行。根据直通零矢量插入原则以及3-H桥逆变器的调制策略,详细分析了单级升压3-H桥逆变器正常运行以及容错运行时的空间矢量脉宽调制方法。最后通过搭建的开绕组感应电机实验平台,验证了单级升压3-H桥逆变器调制策略的正确性以及开绕组感应电机驱动系统具有升压和容错功能。     

电动汽车用转子永磁型无刷电机与控制系统容错技术综述

转子永磁型无刷电机具有效率高、功率密度高、控制灵活等特点,在电动汽车领域得到广泛应用。电动汽车对电机驱动系统可靠性有很高的要求,容错技术是提高电机驱动系统可靠性的重要途径。从电机结构容错设计和容错控制策略两方面对转子永磁型无刷电机系统容错技术进行系统地阐述和分析。在电机设计方面,通过电机的相间隔离设计和增加辅助励磁源设计来分析电机绕组故障与永磁体退磁故障容错技术;在电机控制方面,采用相应的容错控制策略来讨论电机绕组故障和永磁体退磁故障以及电机驱动系统中逆变器故障容错技术。最后,指出目前容错技术存在的主要问题以及未来发展方向,为电动汽车用电机驱动系统容错技术研究工作的进一步开展提供了参考。     

逆变器并联驱动永磁同步电机容错控制研究

为了提高逆变器并联驱动永磁同步电机(PMSM)系统的运行可靠性,基于对比研究方式设计了两种逆变器并联驱动PMSM的容错控制方案,分别为正常通路电流补偿方案和等效电流补偿方案。两种容错控制方案均不同于传统方案,后者将故障逆变器整体隔离,前者则充分利用了所有逆变器非故障桥臂,以降低故障条件下的铜耗,并输出平稳转矩。此外,两种新型容错控制方案均结合了比例谐振电流控制器以实现对不对称参考电流的跟踪,避免了并联逆变器之间可能出现的环流。最后,通过PMSM并联驱动系统的容错控制试验,验证了新型容错控制策略的效果。     

考虑电压电流约束的感应电机容错运行对比研究

围绕电机驱动系统可靠性提高问题,对现有几种具备容错运行能力的三相感应电机驱动系统性能开展了对比研究。对容错控制策略的评估应考虑电机驱动系统输出的实际转矩和转速,而这主要取决于系统电流和电压约束。考虑到励磁电流的存在,感应电机驱动系统中的电流极限不如永磁电机驱动系统中的电流极限直观,同时逆变器和电机都存在对系统电压的限制,故通过推导故障后电机驱动系统的电压方程,分析得到了电机参数、运行工作点和电压电流约束对输出转速的影响,并指出优化拓扑可使故障后电机运行在额定转速以上以获得额外的功率。利用搭建的感应电机驱动测试平台开展了实验研究,不同容错策略的对比实验结果验证了理论分析。     

开绕组永磁复合轮毂电机驱动系统容错控制

针对开绕组永磁复合轮毂(Permanent Magnet Compact In-Wheel,PMCW)电机驱动系统中单开关管开路故障工况,在60°坐标系下,提出了基于双三相四开关逆变器的电压空间矢量调制(SVPWM)重构容错控制策略。该策略采用电压解析模型法进行故障诊断,通过桥臂冗余开关组合在线模拟开关管故障,依据矢量分解准则,在一个调制周期内,一个逆变器钳位于对应三角区域顶点的相同冗余开关状态,另一个逆变器进行电压矢量合成,两个逆变器交替运行在钳位和矢量合成状态,在不增加额外器件的情况下,实现了开绕组PMCW电机驱动系统单开关管开路故障容错运行,并兼顾了双逆变器之间的功率平衡。仿真和实验验证了该容错控制策略能够实现开绕组PMCW电机驱动系统从开关管故障状态到容错运行的平滑、可靠切换。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。     

双凸极电机全桥变换器单相开路故障容错方案

电机驱动系统中变换器是最薄弱、故障出现率最高的环节,故障后电机运行在非平衡状态,长时间工作将导致电机损坏,使整个系统丧失工作能力。因此对驱动系统变换器故障的检测、诊断是提高系统可靠性,实现容错运行的关键。该文对电励磁双凸极电机驱动系统的全桥变换器单相故障进行了分析,对各种故障状态进行了分类;通过将故障桥臂切除,重构系统变换器,使驱动系统能够故障后容错运行,并能够维持系统的输出特性。实验验证了该容错方案能够实现驱动系统从故障状态到容错运行的平滑、可靠切换,有效提高了系统的可靠性。     

航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统的研究现状与发展

随着多电飞机的飞速发展,对飞机电作动系统的要求也越来越高,除了要满足特定功能外,还必须具备高可靠性和强容错性,因此容错电机驱动系统得到了越来越多的关注。本文针对当前研究较多、关注较高、极具前景的永磁容错电机及其驱动系统,分别对现有永磁容错电机及其驱动系统的研究现状、永磁容错电机驱动系统容错控制策略的研究现状进行了详细介绍与分析,并从具有容错能力方面、所需独立电源数量方面、所需功率开关管数量方面、整体容量功率比方面以及容错控制策略方面对现有常见的各种航空用永磁容错电机驱动系统进行了综合性能的对比分析。最后对航空用高可靠永磁容错电机及其驱动系统未来的发展进行了讨论与展望     

永磁电机驱动系统容错策略研究

驱动系统中的功率器件经常会发生开路或短路故障,电机定子绕组也会发生开路故障。这些故障会严重影响永磁电动机系统正常工作,对整个系统的安全性和稳定性造成严重影响。分析永磁电机驱动系统的容错控制策略,并且对各容错策略进行分析比较。展望了永磁电动机容错策略的发展趋势。     

高效测定模拟电路故障的子网络分解法

本文提出了一种模拟电路故障诊断的有效方法。把电路分解成一些子网络和一些适当的无源连接支路,按照含互感和四类受控电源网络的节点电压矩阵方程并根据在激励下对该电路可测节点电压的测量,推导出了故障诊断(FD)方程组与辅助判别式及其简化实用形式。某一故障子网络或者故障元件可以由这些方程直接测定。本文介绍的方法的有效性用一无源直流电路说明,其主要特性是使用其他方法难于兼备的。     

基于故障分量的配电网单端量测距方法

为了消除负荷电流对配电网单相接地故障测距精度的影响,提出了基于故障分量的单端量测距方法。该方法根据横向故障电流的特征构造了测距函数,利用线路单端电压、电流的故障分量来计算故障距离。大量的ATP-EMTP仿真结果表明该方法不受负荷电流的影响,可以有效地搜索到配电网多分支线路的故障点或故障范围。     

A Novel Fault Phase Selection Scheme Utilizing Fault Phase Selection Factors

Abstract—A new fault phase selection method for transmission lines is proposed in this article. First, fault phase selection factors are constructed based on the relationship between the fault current of each phase and the fault current difference of the other two phases at a relay point. By analyzing different characteristics of fault phase selection factors in the case of different fault types, fault phase selection criteria are proposed. Simulation results show that fast and accurate selection of the fault phase can be achieved within a period cycle after fault occurs. Also, it is verified that the method bears a high sensitivity to all types of faults and is immune to the impact of fault resistance, fault inception angle, fault location, load current, and high-voltage DC lines, which makes it relatively reliable. Even when a developing fault occurs, good selectivity is secure with this method. Furthermore, the method provides sufficient sensitivity for phase selection on the weak-infeed side and parallel lines.     

高压电力电缆线路事故统计与分析

对一定数量典型电力电缆事故资料的统计分析,所得到的规律性经验对预防事故发生和正确处理事故有借鉴意义。通过对我国近年来多个城市48起高压电力电缆线路事故进行的统计和分析,归纳了故障类型,讨论了不同城市电缆事故的原因,并归纳出其区域性的特点,提出了预防电缆故障的措施及建议。     

基于新型故障树的微控制器系统故障诊断方法

为更好解决以微控制器为主控芯片系统的故障诊断与故障搜寻问题,提出一种输入输出型的故障树模型,应用这种特殊故障树可简化故障推理机制,简便迅速的进行故障诊断与搜寻。该方法从故障树层间引出检测节点,并建立输入输出型最小割集故障树模型,实现了在某新型火炮上的快速自动化检测和精确的故障诊断与故障定位。     

输电线路单相自动重合闸中电压判据的修正

分析了区分电线路瞬时性与永久性故障的电压判据,补偿电压判据及组合补偿判据成立 的条件,指出其存在的缺陷,提出了修正电压判据。该判据区分瞬时性和永久性故障正确率高,且有简单,易行的特点,不仅适用于短线,而且适用于重负荷长线和带并联电抗器的线路。已有的试验数据表明,该判据是有效的。     

军用ATE中GPIB总线故障诊断的应用研究

总线是ATE中的关键技术和重要组成部分,随着军用ATE的大量装备,总线故障时有发生,GPIB总线是军用ATE中常用的总线之一.本文首先分析了GPIB总线的故障原因;接着通过总结并结合工程实践,提出了故障定位流程图;最后讨论了常见的故障现象及其原因,重点分析了由于GPIB通信协议配置错误导致的故障现象,并提出了解决措施.     

基于VC++和Matlab混合编程实现电力故障再现及分析系统研究

结合VC 和Matlab各自的优势,提出一种基于两者的混合编程方法并应用于电力故障再现及分析系统,以实现故障波形再现、谐波分析、矢量分析和故障测距等功能。采用VC 实现系统框架和界面的绘制,采用Matlab实现计算和绘图,能充分发挥Matlab计算和绘图方便的优点,并克服了M文件运行依赖Matlab环境的缺陷。简要介绍了将MatlabM文件直接嵌入VC 环境,实现计算和绘图的方法。着重介绍了故障测距算法原理,其采用一种改进的基于微分方程模型的单端测距算法实现。谐波分析采用二次抛物线插值和快速傅里叶变换实现。系统通过对基于COMTRADE格式故障录波文件的分析,以数据、表格和图形的方式综合显示分析结果。结果表明系统有良好的应用效果。     

电弧故障识别及保护的新技术

介绍了电弧故障的产生机理和特征,及国外有关电弧故障检测和判别方法.分析了近年来电弧故障保护产品的概况,包括电弧故障断路器的组成原理,电弧故障信号的检测方法和要求,电弧故障识别和判定方法及国外最新专利技术.     

一起双电源小电流接地系统异名相两点接地短路故障分析

以一起35 kV线路单相接地演变为异名相两点接地短路故障,最终引起主变压器跳闸故障为实例,通过站内故障录波波形分析,进而推测故障点及演变形式。通过故障电流及已知参数测算线路故障点范围,提高了线路故障点排查效率,对同类型故障分析有一定参考意义。