十五相感应电机不对称缺相容错运行控制

缺相容错运行是多相电机重要优势之一。针对舰船十五相新型感应推进电机不对称缺相故障,在容错电流有效值不超过额定值的前提下,以输出转矩最大为目标,计算了容错电流并提出相应的容错控制策略。所提缺相容错控制采用与电机正常运行时相同的数学模型及解耦变换矩阵,无需重新计算电机参数,可以尽量少的改动容错控制策略。通过对一台45k W十五相感应电机不同缺相故障进行容错控制试验,验证了容错电流计算及控制方法的有效性。     

基于矢量控制的多相电机缺相处理

多相电机中的定子绕组开路或功率器件发生故障后,会处于缺相状态下运行。此时会造成转矩脉动大,转速下降,定子磁势幅值下降且定子磁链不再为圆形轨迹。为了维持缺相电机的调速性能,使电机能继续稳定运行,本文设计了多相感应电机在缺相情况下的矢量控制策略。并同过matlab进行了仿真,结果表明,缺相后通过矢量控制能获得相当不错的静动态性能,调速性能优于磁势补偿控制,定子电流控制效果更好。     

适用于多种缺相故障的十五相感应电机统一容错控制

多相电机的缺相容错运行是其安全性、可靠性的重要保证。针对舰船十五相新型推进感应电机可能出现的各种缺相故障,分别从转矩和磁势的角度分析缺相故障对电机性能的影响。从磁动势的角度找到了各种断路故障下输出转矩最大的容错控制方法,并从转矩的角度进行验证。每个五相绕组采用独立的容错控制,依据3个五相绕组在容错运行下带载能力的差异,对其进行能量分配。缺相容错控制采用的电机数学模型与电机正常运行时一致,控制过程中仅需针对不同类型的缺相故障修改对应的控制参数,实现了正常控制策略与缺相容错控制策略的统一。通过对一台45kW十五相感应电机进行容错运行动态加载、容错控制策略在线切换试验,验证了该容错控制方法的有效性。     

九相感应电机对称缺相运行效率优化

多相感应推进电机作为舰船推进系统的核心装置之一,具有可靠性高、功率密度高、转矩脉动小等优点。对于多套多相绕组构成的多相感应电机,当推进系统出现故障或低速航行时,电机可切出一套或多套绕组,在对称缺相状态下减额运行。本文以三套三相绕组构成的九相感应电机作为研究对象,针对电机对称缺相运行工况,在重新计算定、转子参数的基础上,建立对称缺相运行时的T型等效电路,结合螺旋桨负载机械特性,计算了九相感应电机对称缺相运行时与负载匹配的最大输出转矩,并对比分析了减额运行工况下不同相数运行时的效率,为多相感应推进电机对称缺相运行提供了理论依据。     

基于MSC的五相感应电机缺两相容错控制

为了使五相感应电机在发生多相缺相故障时仍能平稳运行,提出一种基于对称分量法(Method of Sym-metrical Components,MSC)的脉动转矩最小的容错电流优化控制策略.利用MSC对五相感应电机缺两相容错运行时的电流,磁势进行对比,得到转矩脉动最小时的最优容错电流,并对计算结果进行仿真分析,得到缺两...     

十五相感应电机对称缺相运行时的定子漏抗计算

定子参数计算是应用等值电路进行多相感应电机对称缺相运行性能分析的基础。通过引入关联矩阵反映所缺相数,分别对定子槽漏抗、谐波漏抗、端部漏抗进行计算,得到了十五相感应电机缺一个五相、两个五相绕组对称工况下的定子漏抗。计算结果表明,对于整距集中绕组的十五相感应电机,缺少五相或十相后,每相槽漏抗不变,谐波漏抗增大,而端部漏抗减小,故对称缺相运行工况下的定子漏抗参数与正常工况下并无明确倍数关系。在正常工况及缺十相对称运行工况下对十五相感应电机原理样机进行了堵转试验,试验测得的短路电抗与计算值相互吻合,间接验证了计算结果的正确性。     

多相感应电机缺相故障建模及仿真

多相电机具有相冗余特性,发生故障后仍可缺相运行.为准确模拟电机缺相运行工况,提出一种多相电机缺相故障仿真模型,采用不降阶方式建立电机缺相模型,并重构故障后相绕组电压以满足故障相电流为零的条件,从而模拟电机缺相情况.基于MATLAB/Simulink对缺相模型进行仿真,研究了多相电机在不同缺相故障情况下的电流特性,并利用有限元分析软件Ansoft进行了验证.结果 表明:有限元仿真与所建模型仿真结果一致,验证了所提出电机缺相仿真模型的有效性.     

十二相感应电动机的数学模型及仿真

建立十二相感应电动机自然坐标系下的动态数学模型,运用坐标变换理论得到十二相感应电动机两相任意旋转d-q坐标系下的动态数学模型。通过十二相感应电动机在起动、制动、缺相故障等运行模式下的动态仿真,验证了电机模型的正确性和合理性。同时,该电机的建模方法同样适用于具有相同绕组结构的多相电机。     

十五相感应电机定子绕组多相开路的稳态特性

基于通用电机基本原理和对称分量法,对十五相感应电机在定子绕组多相开路时的稳态电流和转矩特性进行了分析,由十五相感应电机的稳态等效电路,采用数值求解方法获得了多相定子绕组开路时电机各稳态相量.理论分析和实验表明,多相电机特性的恶化程度与定子绕组开路的相数以及它们的相对位置有关.     

电动汽车用五相感应电机容错控制

多相感应电机具有高效、低转矩脉动,能容错运行以及更易于实现低压大功率等优势,特别适合应用于电动汽车。针对驱动系统常出现的缺相故障,基于故障前后定子磁动势保持不变的原则研究了容错控制策略,并探讨了3次谐波注入后,1、3次谐波之间的磁场耦合及其对电机转矩等性能的影响。为解决滞环控制产生的转矩脉动和效率下降等问题,电流环采用了比例谐振控制方式,利用其谐振点附近的高增益,实现了相坐标系下的无静差控制。构建了一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,通过一相和两相绕组断开故障等实验,研究对比了不同控制策略下电机的性能,及各控制策略中谐波耦合的影响。     

十五相感应电机一相开路时的稳态特性

根据十五相感应电机的稳态数学模型和稳态的对称分量法,对十五相感应电机在一相开路时的稳态特性进行分析,结果表明一相开路时,剩余各相定子电流均有所增加,平均转矩没有明显变化,实验结果验证了上述结论,该方法可推广到多相定子绕组开路情形.     

多相电机非正弦供电下的定子缺相容错控制

多相电机通常采用集中绕组和非正弦供电方式,以改善磁场分布并提高电机的转矩密度。针对多相电机的上述特点,提出定子缺相时非正弦供电的容错运行策略。以9相异步电机为例,基于故障前后定子磁动势保持不变的原则,构建了剩余各相的电流方程组。分析了忽略7次谐波磁场、仅保持故障前后1、3、5次定子磁动势不变等容错策略,并通过引入定子铜耗最小的附加条件来求解正常相的电流。电流环采用比例谐振控制算法,实现了相坐标系下的无静差控制。通过实验对上述算法进行了验证,结果表明多相电机在非正弦供电情况下能获得较高的转矩密度和较平稳的运行性能。     

基于电感参数补偿的五相感应电机容错控制

为抑制五相感应电机定子开路故障下的转矩脉动,本文提出一种基于不对称电机模型的电感参数补偿策略。从空间矢量解耦的角度,推导了定子绕组不同开路情形的坐标变换矩阵,建立了五相感应电机故障后的数学模型。通过修正故障后电机的电感参数和解耦矩阵的系数,实现了故障情况下五相感应电机的转子磁场定向控制,保证其在故障后平稳运行。以a相绕组开路故障为例,仿真和实验结果表明该策略能够有效地抑制转矩脉动,改善电机故障下运行的性能,此外这种分析方法可以推广到任意的多相电机。     

九相感应电机切套运行的非线性磁路计算

多套多相绕组构成的感应电机发生缺相故障时可以切出故障相所在的整套绕组,电机工作在切套运行状态。为掌握电机切套运行时的精确性能指标,以三套三相绕组构成的九相感应电机为研究对象,应用分布磁路法计算了电机相数和励磁电流均发生变化后的非线性磁路,得到工作范围内励磁电流与励磁电感的对应关系,通过非线性插值即可求得任意励磁电流下计及饱和时的励磁电感。利用有限元法对九相感应电机不同切套工况进行仿真验证,仿真结果与分布磁路法计算结果相吻合,验证了磁路计算结果的正确性。     

基于18相风力发电系统容错控制策略研究

针对一种18相风力发电系统的绕组结构特点,对多相风机的故障工况进行了分析,多相电机系统可能出现的故障可以直接看作开路故障,等效为电机的缺相运行。通过分析机侧、网侧能量传输机理,对系统中绕组开路及变流模块故障后的三相不控整流器的输出电流参考值进行重新整定,提出相应的容错控制方法。最后,通过仿真对变流模块故障的电流重分配控制策略及直流短路故障控制策略的有效性进行了验证。     

单绕组无轴承永磁薄片电机缺相运行特性分析

针对无轴承永磁薄片电机因绕组或功率开关故障导致电机无法正常工作的问题,以六相单绕组无轴承永磁薄片电机为例,提出定子电流重构原则的缺相故障控制方法。该方法以电机的悬浮力和转矩数学模型为基础,结合功率最优约束条件,给出了更具通用性的定子电流缺相控制模型。通过对缺相后剩余定子电流及其产生的悬浮力脉动进行分析,得到可保证电机稳定运行的缺相形式,即任意一相绕组相邻两相和相对两相绕组故障可实现缺相控制,而对于相隔一个定子齿的两相绕组故障及缺相绕组个数大于2的故障形式无法实现缺相控制。最后,在一台原理样机上实现了任意一相和相对两相故障的缺相控制。     

五相集中整距绕组感应电机缺相容错控制

定子绕组开路是多相电机调速系统中的常见故障。建立了五相集中整距绕组感应电机绕组开路后的方程,计算了电机绕组开路后的稳态输出电磁转矩,分析了减小转矩脉动的条件,提出了五相电机缺相容错控制方法。此方法在无需额外增加硬件的前提下,可以保证电机继续平稳地运行。对于电机定子绕组多相同时开路,建立相应的变换矩阵、重新计算电感参数后,也可以采用提出的控制方法。对电机定子绕组一相开路进行的仿真和实验结果表明,该容错控制方法可以大大减小电机缺相运行时的转矩脉动。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法.详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图.系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中.     

十二相整流发电机缺桥故障运行分析

十二相整流同步发电机系统以其直流供电品质高、容错运行性强等优点被应用于舰船平台。为研究系统缺桥时的故障运行性能,该文基于电路拓扑理论,建立了计及前25次谐波磁势的十二相整流同步发电机仿真模型,通过回路电流法列写模型变拓扑网络方程并进行数值求解,建模简单、计算速度快。对缺桥运行时系统的不对称运行特征及直流供电品质进行了分析,为多相整流电机缺桥容错运行的可行性分析提供了理论依据。通过将4 k W样机四桥正常运行与缺桥运行时的仿真结果与实验结果分别进行对比,验证了该仿真模型的有效性与准确度。