双余度永磁容错电机开路故障补救策略研究

对于安全要求高的电力驱动系统,其电机应具有容错性能,即故障存在的情况下系统仍能正常工作。文章对采用了冗余设计的双余度永磁容错电机进行研究,提出了一种基于电流控制的开路故障补救策略。补救策略旨在当电机发生一相或多相开路故障时,能够产生同正常运行时相同的输出转矩,同时产生最小的转矩脉动和铜耗。经仿真证实,该故障补救策略可以完成预定的功能。     

三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术

对多年来国内外三相变频驱动系统中逆变器的故障诊断与容错技术进行了总结与比较,指出各种方式的优缺点,并提出今后的研究方向.     

基于最优转矩控制六相永磁容错电机故障补救策略的仿真研究

为了满足航空电力作动系统高可靠性的要求,介绍了一种六相永磁容错电机驱动系统的拓扑结构。在介绍其结构特点的基础上,分析驱动电路电气故障,通过电路等效原理将功率管开路、短路和电机绕组短路故障转化为电机绕组开路故障,最后根据功率守恒原则,提出了基于最优转矩控制的故障补救策略,旨在当电机发生开路故障时,能够产生同正常运行时相同的输出转矩,以及最小的转矩脉动和铜耗。Matlab仿真结果表明当电机发生一相或两相开路故障时,系统输出转矩基本不变,从而验证了研究的最优转矩控制策略的可行性。     

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。     

三相永磁容错电机单相故障的容错控制

为了使三相永磁容错电机在单相故障后仍能输出满足要求的转矩,提出了容错电流优化控制方法。针对开路故障,利用故障前后磁动势不变的原则,得到了故障时的容错补偿电流,实现对转矩脉动的补偿。针对短路故障,利用分开补偿的策略,对由短路电流引起的转矩脉动和缺相不对称转矩脉动进行分开补偿,进行了电流矢量合成,实现了电机在短路时输出转矩脉动的最小化。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证了所提出容错控制方法的有效性。     

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。     

感应电机系统传感器故障平滑容错控制策略

针对感应电机驱动系统的传感器故障容错运行问题,设计了一种间接磁场定向控制、直接转矩控制和V/f控制相复合的平滑容错控制策略。通过适当改进间接磁场定向控制器和直接转矩控制器,可将其与V/f控制器集成于同步坐标系中,从而允许不同控制器的直流型电压指令来回切换,使得三者在转速、电流或电压传感器故障和故障恢复时相互替换。同时采用了架构简单的速率限制器实现了不同控制器的平滑切换过渡。利用1.2 kW感应电机驱动测试平台开展了实验研究,结果表明,新型容错控制策略通过不同控制器平滑切换实现了感应电机驱动系统各类传感器故障下的故障容错运行。     

多电平逆变器开关管开路故障容错重构策略

针对有源中点箝位(ANPC)三电平逆变器难以对多管复合开路故障进行有效容错的问题,提出一种改进型三电平ANPC逆变器容错拓扑。为对比所提改进型ANPC容错拓扑与已有拓扑结构的整体容错性能,提出了一种基于系统输出特性的可靠性计算方法。同时,为改进传统控制算法无法容错非预期故障的不足,提出一种在线容错拓扑重构控制算法,能够基于故障信息实时求解容错拓扑重构方式,并得到可行的等效开关状态,实现对于故障的实时容错控制。仿真和实验结果验证了所提容错拓扑及其重构控制算法的有效性。     

三相八开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对PNC型三电平逆变器单桥臂故障和母线电压分压不均衡等问题,研究了驱动系统在故障状态下的运行模式,提出了一种基于电流反馈特性的三相八开关容错逆变器(TPESFTI)的驱动控制策略,并构建其拓扑结构和输出电压模型;结合模型预测控制理论和扩张状态观测器(ESO)技术,提出了一种TPESFTI的PMSM驱动系统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑系统参数变化对反电动势的影响,利用ESO方法,实现了对反电动势进行实时性估计;同时采用FCSMPC中目标函数的非线性约束项来降低逆变器的开关频率。仿真结果表明,该控制策略能够确保TPESFTI的PMSM驱动系统稳定可靠运行,并且能有效地抑制母线电容分压不均对系统的影响以及降低开关损耗,同时具有良好的动态性能、较强的抗负载能力和鲁棒性。     

三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开关频率的需求,设计开关频率可优化的FCS-MPC系统目标函数。与常规FCS-MPC方法比较,本方法可以有效减小系统控制过程的计算量,与此同时,本方法中的电流反馈特性可对四开关逆变器直流母线电容分压不平衡形成的不利影响实现自动抑制。仿真结果表明,本方法能够保证四开关容错逆变器驱动的PMSM系统持续稳定运行、具有良好运行性能,并能明显降低逆变器功率管的开关频率。     

双绕组永磁容错电机不同故障容错控制策略的比较研究

在分析双绕组三相永磁容错电机基本结构的基础上,讨论了电机在开路和短路故障情况下的转矩脉动和铜耗。详细论述了加倍增加对应相电流容错控制策略、最优转矩容错控制策略和电流矢量容错控制策略的实现方法。通过数学计算和仿真比较分析了3种容错控制策略的性能和优缺点。硬件实验结果验证了所提出的电流矢量容错控制策略的正确性和可行性。     

PMSM DTC系统的三相四开关容错运行

三相四开关作为传统三相六开关逆变器交流传动系统实现容错运行后的拓扑结构正倍受关注.现以三相四开关永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)系统为研究对象,通过重新定义三相四开关状态下的电压矢量,确立了开关表,并以此为基础建立了相应的系统控制模型.仿真和实验结果证明,所提出的容错运行策略可使三相四开关PMSM DTC系统稳定运行并有较好的转矩动态性能.     

开路故障下模块化永磁同步电机的容错控制

为提升模块化永磁同步电机的容错能力与故障条件下的输出能力,提出了一种新型的扩展开路容错控制(EOCFTC)策略.首先,构建了n模块的模块化电机数学模型,根据模块化电机的特点,提出了一种新型绕组重构策略处理各模块中的多相开路故障,并对剩余的正常相进行合理重构.其次,分析了几种典型开路故障及其处理方法,运用磁动势补偿和磁场...     

基于三相四桥臂逆变器的永磁容错电机控制系统

针对高可靠性和高输出性能要求的航空用电机驱动系统,本文提出了基于三相四桥臂逆变器的永磁容错电机控制系统。通过电流解耦,对电机绕组中的交直轴电流及零轴电流进行分析,提出了恒id、iq控制算法。该算法可以实现电机及其控制器发生一相断路或短路故障(包括绕组故障和功率管故障)时,系统输出的功率和转速不变,而故障态的转矩脉动最小化输出。本文搭建了一套3 kW的MATLAB仿真模型,针对一相断路、短路故障进行仿真分析,仿真结果证明了该控制策略的正确性,最后通过一套1 kW的实验平台进行一相断路故障实验,实验结果证明了该控制策略的可行性。     

三电平逆变器驱动双定子绕组PMSM系统容错控制

为了提高三电平逆变器驱动双定子绕组永磁同步电机(PMSM)系统的运行能力,设计了一种针对缺相故障和开关管开路故障的新型容错控制策略。新方案基于矢量空间解耦(VSD)控制实现了2套定子绕组的整体转矩控制。新方案可以实现优化目标下的缺相故障容错控制,如最小电流幅值方差。此外,针对开关管开路故障提出了基于VSD的补偿方案,即通过调整开关调制策略,实现了系统对称运行。新型容错控制方案还能抑制电流谐波和直流母线中点电压偏差。最后,PMSM容错试验结果验证了新型控制方案的有效性。     

8/6极双凸极永磁电动机驱动系统容错型拓扑结构

驱动系统的可靠性问题得到了广泛关注,本文提出了8/6极双凸极永磁(DSPM)电机驱动系统容错型拓扑结构,并建立了场路耦合联合仿真模型。在对8/6极DSPM电机的运行特性及常见的故障状况进行详细分析的基础上,对此拓扑结构的控制策略以及电机在不同工作状态下的运行特性进行了分析研究,样机的实验结果验证了该拓扑结构的有效性以及仿真分析结果的正确性。仿真和实验结果表明,此拓扑结构可以有效地降低故障对电机运行产生的影响,从而为8/6极DSPM电机驱动系统的容错控制打下了基础。     

多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统谐波性能改进及容错控制

研究了多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统的谐波性能改进方法以及逆变器发生故障并开路运行后的容错控制策略。提出了移相混沌空间向量脉宽调制(SVPWM)策略,通过各并联逆变器SVPWM采样时间的交错,消除了开关频率部分倍频处谐波。同时通过无规则变化开关频率,将所有开关频率倍频处谐波能量在频谱上平铺,进一步减小了谐波峰值。本文针对系统中逆变器故障情况,分别提出并比较了"正常通道直接补偿"、"正常通道不对称电流补偿"及"等额电流补偿"三种容错控制策略。论文通过实验对上述谐波性能改进方法及容错控制策略进行了验证。