基于双绕组永磁容错电机驱动系统的强鲁棒性开路故障诊断策略研究

双绕组永磁容错电机驱动系统具有高可靠性和强容错性等优点,是一种极具前景的容错电机驱动系统。针对双绕组永磁容错电机驱动系统目前存在的因负载突变或运行在空载/轻载情况下而出现误判断的问题,基于双绕组永磁容错电机驱动系统,提出改进型归一化平均电流派克矢量法结合防系统空载或轻载误判断处理器的强鲁棒性开路故障诊断策略。通过理论研究、仿真和实验结果验证该诊断策略不存在系统空载、轻载或负载突变条件下传统故障诊断策略导致的误判断问题,并可实时、准确的诊断系统单一功率管和单相绕组的开路故障,提高系统的鲁棒性。     

多套三相永磁同步电机缺相容错电流统一计算方法

半对称与全对称是多套三相永磁同步电机常见的2种定子绕组结构。该文针对不同绕组结构的多套三相永磁同步电机不对称缺相故障,以输出转矩最大为优化目标,提出一种统一的缺相容错电流计算方法。该方法综合考虑电机相数的奇偶性及绕组结构的差异性,通过引入偶数次谐波矢量及广义零序矢量重构解耦矩阵,适用于任意多套三相永磁同步电机缺相容错电流计算。最后,通过一台9k W九相半对称永磁同步电机的缺相容错控制试验,验证计算结果的正确性。     

基于电流矢量特征分析的逆变器开路故障快速诊断与定位方法

提出一种基于电流矢量特征分析的三相电压源逆变器单开关管开路故障快速诊断与定位方法。该方法仅仅利用三相电压源逆变器的输出电流,根据电流矢量瞬时频率特征和电流矢量瞬时角度特征在逆变器故障前后发生的变化进行故障诊断,其中利用电流矢量瞬时频率的变化进行故障快速诊断,结合电流矢量瞬时角度信息进行故障相定位,并结合一种基于电流平均值的诊断变量进行故障开关管定位。通过仿真和搭建硬件实验平台证明所提出的故障诊断与定位方法能够有效地快速定位出故障相以及故障开关管。     

绕组开路故障下的双三相永磁同步电机容错控制

针对汽车方向盘电动助力转向系统可靠性问题,基于双三相永磁同步电机(PMSM)研究了绕组开路故障下的容错控制策略。以一相绕组开路为例,通过推导出电机绕组开路时的坐标变换矩阵,建立了故障下的双三相PMSM d-q轴坐标系数学模型。在对电压方程进行解耦变换的基础上,设计了结合前馈补偿的电流调节器架构,研究了定子总铜耗最小的容错控制策略。仿真结果表明,所研究的控制策略改善了双三相PMSM绕组缺相后的运行性能。     

双三相永磁同步电机无差拍电流预测控制

传统PI控制器的双三相永磁同步电机四维电流矢量控制无法有效抑制交变的谐波电流分量,且动态响应速度较慢.为有效降低相电流谐波畸变率,提高矢量控制动态响应速度,提出了一种基于无差拍的双三相永磁同步电机电流预测控制策略.引入无差拍控制器控制基波平面电流,可以提高系统动态响应速度.同时,在谐波平面引入比例谐振(PR)控制器,可以实现对谐波平面电流的无静差跟踪.仿真和试验结果表明,所提出控制策略在动态响应和谐波抑制的效果上均优于基于比例积分(PI)控制器的四维电流矢量控制.     

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。     

双绕组永磁容错电机矢量控制系统研究

针对双绕组三相永磁容错电机的结构,以在无故障和电机绕组开路及短路故障情况下获得相同的输出转矩为目标,提出双绕组三相永磁容错电机的矢量控制策略。电机的每相电流采用电流滞环控制技术。利用Matlab软件搭建了双绕组三相永磁容错电机矢量控制系统的仿真模型,设计调试了以TMS320LF28335 DSP为核心的硬件实验平台,仿真和实验结果证明了该矢量控制策略的正确性。     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

双三相永磁同步电机多矢量控制技术研究

传统空间矢量调制技术只控制α-β平面的电压参考矢量,忽视了x-y平面的电压参考矢量,因此x-y平面产生较大的电流谐波分量,导致电机定子铜耗增加,影响电机控制性能。以双三相永磁同步电机为研究对象,采用2种4矢量SVPWM调制策略,同时控制α-β平面和x-y平面的电压参考矢量。结合电机解耦数学模型和基于id=0的矢量控制技术,对双三相永磁同步电机调速系统进行仿真分析。结果表明,两种SVPWM控制算法能够提高直流母线电压的利用率,输出电压接近正弦,电磁转矩脉动小,电流谐波含量少,定子铜耗低,验证了该方法的可行性和有效性。     

变频器IGBT开路故障诊断方法

对变频器逆变桥IGBT开路故障诊断方法做了对比研究,比较了平均电流Park矢量法、三相平均电流法和本文提出的基于傅里叶变换的归一化方法,实验结果表明,平均电流Park矢量法和三相平均电流法在稳态时可准确地进行IGBT开路故障诊断,定位故障管,但在突加、突减负载时易出现误诊断,本文提出的方法将电机电流平均值对基波分量进行归一化,解决了动态时误诊断问题,并采用基于dSPACE的系统平台证实了该方法的有效性.     

基于四桥臂的三次谐波注入式永磁同步电机转矩密度优化

与传统绕组星形连接的永磁同步电机相比,基于四桥臂拓扑的永磁同步电机绕组中性点与第四桥臂相连接,为三次谐波电流提供通道,通过外部注入三次谐波电流,可提高电机的电磁转矩。建立三相四桥臂永磁同步电机系统的数学模型,并设计了矢量控制系统,在相电流幅值不变的前提下注入三次谐波电流,分别实现对基波和三次谐波的闭环控制,得到谐波注入后转矩密度显著提高,通过仿真验证了该方案的可行性。     

基于电流残差矢量的逆变器开路故障诊断

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统开路故障后的电流检测问题,研究了PMSM驱动系统基于二阶滑模观测器和混合逻辑动态模型的电流残差矢量的开路故障诊断方法。通过对PMSM驱动系统构建二阶滑模观测器和基于混合逻辑动态模型的电流模型,推导了不同开路故障下的电流残差矢量幅值、相位等特征量关系,并对电流残差矢量对故障开关的定位方法和鲁棒性进行了详细分析。通过对驱动系统三种不同故障状态进行仿真分析,验证了电流残差矢量法对驱动系统故障检测的有效性。     

多相开路故障下的双三相PMSM统一容错控制策略

多相电机在定子开路故障下具有良好的容错性能,与此相关的设备和控制策略改进方面的研究理论也不断被提出。然而,却少有基于统一模型的适用于多相开路故障的容错控制策略。提出了一种应用于双三相永磁同步电机(PMSM)系统三相或三相以下开路故障的容错控制策略,并获得了良好的电机电力和动态性能。针对发生单相到三相开路故障的PMSM提出了统一数学模型,提取出每种故障下对应电机不对称性的矩阵。通过电压方程,推导出每种故障对应的解耦变换矩阵。为了对相电流中的每种谐波进行无差别抑制,建立了谐波子空间。考虑开路故障相数的增加,提出了用于三相开路的有中性点电流的容错控制策略,达到了降低相电流幅值和提升系统冗余度的目的。最后通过试验和仿真结果,验证了理论分析的正确性。     

双三相永磁同步电机虚拟电压矢量模型预测控制

本文针对相移30°双三相永磁同步电机模型预测控制计算时间长以及x-y子平面电流对定子电流与电机运行效率的影响,提出了虚拟电压矢量模型预测控制。以x-y子平面电压矢量等于零为条件,采用α-β子平面中大电压矢量和中大电压矢量构建虚拟电压矢量用于预测控制,以简化预测模型和迭代次数。并对比分析了常规的双三相永磁同步电机模型预测控制,通过仿真验证了虚拟电压矢量模型预测控制,具有很好的动态和跟随性能,对抑制x-y平面电流,也具有很好的效果。     

不同绕组型式双Y移30°六相永磁同步电机建模与谐波电流优化控制

基于空间矢量解耦方法,建立绕组正弦和非正弦分布的双Y移30°六相永磁同步电机旋转坐标系下数学模型;为了减小谐波子空间电流,研究了谐波电流闭环控制和谐波电压开环控制两种控制方法,得出两种控制方式下相电流FFT分析结果。仿真和实验结果表明:谐波电流闭环控制方式对绕组正弦和非正弦两种电机具有更好的电流谐波控制效果,可以减小系统损耗,该方法更适合于双Y移30°六相永磁同步电机的控制。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制.提出了一种改进的模型预测电流控制方法.利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量...     

双绕组永磁容错电机矢量控制及其容错策略分析

介绍了双绕组永磁容错电机电流矢量控制系统的基本原理,在采用直轴电流id=0控制方法的基础上,提出开路故障、短路故障及组合故障的容错控制策略。在Ansoft Maxwell 14和Simplorer 9.0环境下,建立了系统的联合仿真模型,并研究了在一相、两相、三相开路和单相短路故障下容错控制策略实施前后的电流、转矩和转速响应曲线。仿真结果表明,双绕组永磁容错电机的电流矢量控制具有较强的容错能力和良好的速度、转矩控制特性,当发生故障时,采用所提容错控制策略,能有效抑制转矩脉动,维持转速稳定。     

一种基于残差矢量的六相逆变器故障诊断策略

针对六相永磁同步电机驱动系统逆变器发生开路故障后故障难以定位的问题,根据电流信息的变化,提出了基于电流残差的故障诊断方法,通过建立能表示六相电流的混合逻辑动态模型,推导了开关管故障后动态模型的输出电流,将故障输出电流与驱动系统输出的正常电流作差,得到电流残差用于故障的诊断与定位,并提出了提高诊断策略的鲁棒性的阈值电流判定方法。通过对驱动系统三种不同位置的开关管故障进行仿真分析,验证了提出的电流残差故障诊断策略的有效性。     

永磁同步电机匝间短路故障特征量的分析

为了在早期监测出永磁同步电机发生了相带第一匝短路故障,利用有限元法,对永磁同步电机绕组相带第一匝短路故障的特征进行了研究。首先介绍了电机的设计参数及绕组结构,其次运用Ansoft软件建立了永磁电机模型,通过对短路故障前后电机电流波形、谐波含量的分析,及特征量随电机转速和负载变化的演变规律,找到了电机发生相带第一匝短路故障的特征,为永磁同步电机发生相带第一匝短路故障的诊断供了理论依据。     

双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断方法

变流器是风电机组的关键部件,且其故障率较高。为提高风电机组的可靠性和可用率,减少运行和维护费用,根据变流器的电流变化特性,提出一种新的双馈风电机组变流器功率管开路故障诊断方法。方法首先采用基于绝对值的归一化Park矢量法进行故障检测,然后根据归一化电流平均值定义了故障定位变量,并利用归一化电流绝对平均值构造了自适应阈值;最终,通过故障定位变量与自适应阈值的比较结果识别变流器故障功率管。仿真和实验结果表明,方法能够准确有效地实现双馈风电机组转子侧和网侧变流器的多功率管开路故障诊断,且具有较好的鲁棒性。