H桥式五相永磁同步电机容错控制

合集下载

新型五相磁通切换永磁电机容错控制研究

ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｔｏｒｑｕｅ；ｃｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
０引言
永磁元刷电机具有高功率密度、高效率等优点，在工农业生产、军事装备等领域中得到了广泛的关注＿１Ｊ。近年来，随着现代电力电子技术的发展，多
ＧＡＯＹａｊｕｎ，ＺＨＡ０Ｗｅｎｘｉａｎｇ，ＬＩＵＧｕｏｈａｉ，ＹＡＮＧＪｕｎｑｉｎ，ＣＨＥＮＱｉａｎ（ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＺｈｅｎｉｆａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
ｆａｕｌｔ — ｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉｎｗｈｉｃｈｔｈｅｒｅｌｕｃｔａｎｃｅｔｏｒｑｕｅｗａｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ａｃｏ — ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｎｅ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｆａｕｌｔ — ｔｏｌｅｒａｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｏｒｑｕｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｆａｕｌｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．

一种用于五相容错永磁直线电机的容错控制方法

一种用于五相容错永磁直线电机的容错控制方法
五相容错永磁直线电机常常被应用于高精度机床、半导体制造等领域，其在工业控制
中的可靠性和性能要求是非常高的。

然而，在实际应用中，五相容错永磁直线电机也会面
临各种故障和异常情况，这对系统的稳定性和可靠性构成了挑战。

因此，如何有效地进行
容错控制成为一项重要的研究任务。

针对五相容错永磁直线电机故障与异常的问题，本文提出了一种基于反电势法的容错
控制方法。

该方法通过实时检测系统的反电势信号，可以判断出电机的故障和异常情况，
然后通过控制器的反馈机制及时进行容错控制，以保证系统的稳定性和可靠性。

该方法的具体实现过程如下：首先，通过五相电机的工作原理，获取电机的反电势信号。

其次，将反电势信号与预设的参考值进行比较，判断当前系统是否处于正常工作状态。

若反电势信号偏离预设值，系统即被判断为出现故障或异常。

接着，根据故障类型和异常
情况，系统将进入不同的容错模式，以保证其稳定。

对于电机的故障情况，容错控制方法将根据故障类型选择对应的容错控制策略。

例如，如果电机失效或短路，系统将切换到备用电机，以保证系统继续工作。

而对于异常情况，
容错控制方法将通过改变控制器的参数或输入参考信号等方式，使系统恢复到正常工作状态。

例如，如果电机出现部分损伤或失速，系统将采用减小电机负载或提高电压等方式来
修复系统。

五相永磁容错电机设计与故障控制

五相永磁容错电机设计与故障控制陈贤阳;黄开胜;陈贤波【摘要】为使多相永磁容错电机的设计变得简单、准确，基于电机几何相似定理得到五相永磁容错电机的主要尺寸。

基于Maxwell建立该电机的二维模型，取合适的相电枢匝数来获得合理的空载反电动势，对磁钢尺寸形状进行优化削弱齿槽转矩，使电机的负载转矩波动小，并分析稳定运行和缺一相两种情况下电机输出转矩的情况，表明该电机容错能力强。

试制并测试了样机，验证该设计方法的合理性和Maxwell仿真的准确性。

为设计多相永磁容错电机提供一种理论和实践的参考，具有工程价值。

%In order to make the design of multiphase permanent magnet fault-tolerant motor simple and accurate, based on motor geometric similar laws, main dimensions of five phase permanent magnet fault-tolerant motor were got. A two-dimensional model of motor was established based on the Maxwell. And taking the appropriate phase armature winding, reasonable no-load EMF was obtained. The size and shape of magnets were optimized to reduce the cogging torque, to make load torque fluctuation of the motor small. The output torques of motor in two cases, such as the stable operation and the lack a phase were analyzed, which the motor Finally, a prototype was tested, verifying the rationality of the design method and the accuracy of Maxwell simulation. A theoretical and practical reference for the design of multiphase permanent magnet fault-tolerant motor were provided. It has a certain significance in engineering.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】6页(P22-27)【关键词】五相永磁容错电机;电机几何相似定理;空载反电动势;齿槽转矩;仿真【作者】陈贤阳;黄开胜;陈贤波【作者单位】广东工业大学自动化学院，广东广州 510006;广东工业大学自动化学院，广东广州 510006;南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM3510 引言随着大功率半导器件的出现，电力电子技术的进步，现代控制理论研究的日益成熟，以及计算机科学技术的迅速发展，交流电机的相数不再受电力系统供电的制约，多相永磁容错电机技术得到跨越式发展。

五相永磁同步电机驱动及容错控制策略研究

五相永磁同步电机驱动及容错控制策略研究新能源技术的快速发展对电机驱动系统提出了更高的要求。

作为一种新型的驱动技术，五相永磁同步电机因其高效、高性能、高可靠性等特点受到了广泛关注。

本文针对五相永磁同步电机驱动及容错控制策略展开研究，并提出了一种改进的驱动控制方案。

首先，文章介绍了五相永磁同步电机的基本原理和结构特点。

五相永磁同步电机具有较高的功率密度、较低的转矩脉动和高效率等优点，适用于电动汽车、风力发电等领域。

该电机的结构相对复杂，具有五相线圈和永磁体的布局。

同时，文章还介绍了电机的基本控制策略，包括定子电流控制、转子位置估算等。

接着，文章探讨了五相永磁同步电机驱动系统的控制策略。

传统的电机驱动系统采用PID控制，但存在响应速度慢、鲁棒性差等问题。

针对这些问题，本文提出了一种改进的驱动控制策略——模型预测控制（MPC）。

MPC通过对电机驱动系统建立数学模型，并预测未来一段时间内的输出状态，从而优化控制器的控制参数。

相比于传统的PID控制，MPC具有更好的鲁棒性和动态响应性能。

除了驱动控制策略，容错控制也是五相永磁同步电机驱动系统中的重要内容。

由于电机驱动系统的复杂性，很难避免一些异常情况的发生，如电机线圈断路、短路等故障。

为了保证系统的可靠性和稳定性，本文提出了一种基于容错控制的策略。

该策略通过实时监测电机的运行状态，当发生故障时，能够及时进行诊断，并采取相应的容错控制策略，如重新分配电机相位、调整控制参数等。

最后，文章对提出的改进驱动控制策略进行了仿真验证。

通过对比传统的PID控制策略和MPC控制策略的性能差异，仿真结果表明，MPC控制策略在响应速度和性能指标上均优于传统的PID控制。

同时，容错控制策略的仿真结果也表明该策略能够有效地检测和处理故障情况，保证了系统的可靠性和稳定性。

综上所述，本文对五相永磁同步电机驱动及容错控制策略进行了研究，并提出了一种改进的驱动控制方案。

通过仿真验证，证明了该控制策略在提高电机驱动系统的性能和可靠性方面的有效性。

考虑故障归一化的五相永磁电机低转矩脉动容错控制

全电／多电飞机中使用电力传动系统代替传统的机械、液压或气动系统，能够显著提高飞机的维护性、可靠性、保障性和经济性［１－３］。

为了满足全电／多电飞机中飞行控制、起落架等对容错性和安全性的要求，国内外研究人员对高可靠作动技术的研究日益增多［４－６］。

电作动伺服系统具有良好的静、动态性能，在满足作动系统高功重比要求的同时，相对液压作动，还具有更高的维护性和可靠性［７－９］。

多相电机具有低转矩脉动、低电流应力、高功率密度和强容错能力［１０－１４］，在电作动领域具有广阔的应用前景。

相较于传统三相电机，多相电机最显著的优点是能够实现带故障容错运行［１５－２１］。

其中，五相永磁电机可以在单、双相开路故障下工作，因而受到国内外学者的广泛关注［２２－２５］。

Ｌｉｕ等［２６］分析了五相感应电机绕组开路后空间谐波场耦合对转矩脉动的影响，设计了两个谐振频率的比例谐振控制器分别跟踪基波和三次谐波电流，改善了容错运行时的转矩性能。

然而，该方法各相参考电流计算复杂，并且需独立的Ｈ桥逆变器驱动。

Ｔｉａｎ等［２７］提出了一种基于滑模变结构的五相永磁电机容错控制方法，其采用饱和函数代替控制律中的符号函数，减少了系统输出振荡。

然而，滑模控制的增益值取决于干扰边界的估计和极端的实验工况，不利于工程实现。

Ｈｕａｎｇ等［２８］针对五相电机开路故障，提出了一种改进的模型预测转矩控制，有效控制了基波和谐波空间各分量，并减小了计算负担。

然而，其提出的预测控制的价值函数包括转矩、定子磁链、谐波电流等不同量纲的控制量，须配置多个权重系数，导致参数整定过程烦琐，实时性差。

Ｔａｏ等［２９］提出一种连续调制的模型预测容错控制，通过重构容错矢量，采用多矢量调制改善了电机容错运行时的转矩脉动。

然而，该方法未能有效分析电机开路后的转矩特性，故障转矩脉动增大的根源不明确。

此外，现有的容错控制策略研究主要集中于特定单相或两相绕组故障后的容错控制，如五相电机系统中的Ａ相故障、Ａ相和Ｂ相故障，以及Ａ相和Ｃ相故障。

一种永磁同步电机的容错控制方法

一种永磁同步电机的容错控制方法近年来，永磁同步电机（PMSM）已经得到了广泛的应用，其中，它的风能发电系统、汽车电机驱动器和工业机器驱动器等均有着广泛的应用。

然而，永磁同步电机具有较高的失效率，主要是由于其内部线路板和电枢出现偏差而导致机械性能降低及控制精度降低等问题。

为此，针对永磁同步电机的容错控制方法的研究被广泛的进行着。

首先，针对永磁同步电机的容错控制方法，可以从模型驱动方法、模型校正方法、容错技术和多目标优化方法4个方面进行分类，下面将对这4个方面进行分析。

模型驱动方法是一种结合静态和动态模型的控制方法，其目的是通过系统建模实现高精度控制。

由于实际系统中存在一定程度的输入误差和参数变化，需要对模型参数进行实时校正，使模型与实际系统保持一致。

因此，利用准确的模型来驱动永磁同步电机已经成为永磁同步电机容错控制中的一种重要方法。

模型校正方法是一种模型校正的方法，目的是通过测量系统的输出状态，对模型参数进行实时修正，从而达到容错控制的目的。

此方法通过实时校正模型参数和状态变量，能够准确捕捉系统的变化，从而提高系统的容错能力。

容错技术可以通过重构电机结构和调整参数来实现容错控制。

通过对电机结构进行重构，可以使实际运行数据变得与预期数据更加接近，从而降低失效的可能性。

此外，在永磁同步电机的容错控制中，可以利用多目标优化技术来调节控制参数，以实现理想的控制效果。

最后，对于永磁同步电机的容错控制中，还可以采用模糊控制和神经网络技术方法来提高系统的容错能力。

模糊控制是一种基于计算机软件的控制方法，它利用模糊数学的优势，克服了实际系统的不确定性和复杂性。

而神经网络则可以利用其强大的计算能力，根据实时系统参数提出建议，从而避免了系统的不稳定或不可预知的行为。

综上所述，永磁同步电机的容错控制可以采用多种方法，其中最常用的是模型驱动方法和模型校正方法，这两种方法独特的优势使它们在永磁同步电机容错控制中占据着重要的地位。

五相永磁同步电机三相开路故障下的容错控制方法与设计方案

图片简介:本技术涉及一种五相永磁同步电机三相开路故障下的容错控制方法，其特征在于，先设定三相开路故障下剩余两相容错电流表达式，然后不考虑圆形磁动势约束，基于转矩谐波含量最小原则和故障前后转矩平均值不变原则求容错电流的相位和幅值，容错电流的供应采用全桥逆变器实现，且该方法对于相邻三相和不相邻三相开路故障都适用。

技术要求1.一种五相永磁同步电机三相开路故障下的容错控制方法，其特征在于，先设定三相开路故障下剩余两相容错电流表达式，然后不考虑圆形磁动势约束，基于转矩谐波含量最小原则和故障前后转矩平均值不变原则求容错电流的相位和幅值，容错电流的供应采用全桥逆变器实现，且该方法对于相邻三相和不相邻三相开路故障都适用。

容错控制步骤如下：(1)设五相永磁同步电机相邻三相开路故障的故障相为A、B、E相，按照关于A相绕组轴线镜像对称的原则设定剩余C、D两相的容错电流为：式中，α为C、D相绕组电流相对于A相电流的相位；In是相绕组电流幅值；m1是相绕组电流幅值系数；θe为电流空间矢量相位角；为提高容错下转矩的性能，不考虑圆形磁动势约束，以转矩性能为目标求相邻三相开路故障下容错电流的相位与幅值，方法如下：首先，设定故障后电流幅值不变，即m1＝1，只改变相位α，α变化，转矩的二次谐波系数k2、四次谐波系数k4和直流分量系数k0随之变化，如下：式中，ψm1是永磁磁链的基波幅值；ψm3是永磁磁链的三次谐波幅值；建立转矩谐波含量THD与α的关系，基于转矩谐波含量THD最小原则确定容错电流的最优相位αTHD：|k0|≠0然后，容错电流相位取最优相位αTHD，保证相位不变，基于故障前后转矩平均值不变原则确定幅值系数m1，求得相邻三相开路故障下的容错电流为：(2)设五相永磁同步电机不相邻三相开路故障的故障相为A、C、D相，按照关于A相绕组轴线镜像对称的原则设定剩余B、E两相容错电流为：式中，β为B、E相绕组电流相对于A相电流的相位；m2是相绕组电流幅值系数；其容错电流计算过程与相邻三相开路故障相同，首先，保证故障后电流幅值不变，只改变相位β；相位β与转矩直流分量系数、二次谐波分量系数和四次谐波分量系数的关系如下：基于上式可以确定转矩谐波含量THD最小时的最优相位βTHD，然后，保证相位取最优相位βTHD不变，基于故障前后转矩平均值不变原则确定幅值系数m2；，求得不相邻三相开路故障下的容错电流为：技术说明书一种五相永磁同步电机三相开路故障下的容错控制方法技术领域本技术属于多相电机容错控制领域，提出一种五相永磁同步电机三相开路故障下的容错控制方法。

电动汽车五相永磁无刷电机的容错控制策略研究的开题报告

电动汽车五相永磁无刷电机的容错控制策略研究的开题报告一、研究背景与意义当前，电动汽车已成为了推进新能源汽车发展的重要手段之一。

而电动汽车的动力系统核心是驱动电机，而直流无刷电机、交流异步电机、交流同步电机等不同类型的电机均可以用于电动汽车。

其中，五相永磁无刷电机因其具有高效率、高功率密度、高转矩等特点，成为电动汽车动力系统中的主要驱动电机。

但是，五相永磁无刷电机在工作过程中仍然存在一些容错问题，例如电机驱动器的故障、电池电压降低、温度异常等等，均可能导致电机短路、过流、过温等故障，从而对电机的正常运行产生影响。

因此，研究电动汽车五相永磁无刷电机容错控制策略，对保障电机安全、提高电机性能稳定性，具有重要意义。

二、研究内容本文计划从电动汽车五相永磁无刷电机驱动器故障、电池电压降低、温度异常等几个方面出发，研究电动汽车五相永磁无刷电机容错控制策略，主要包括以下几个方面：1. 驱动器故障容错控制策略：研究驱动器故障对电机运行的影响，针对不同类型的故障，设计相应的容错控制策略，以保证电机的安全运行。

2. 电池电压降低容错控制策略：研究电池电压降低对电机性能的影响，设计基于电池电压的容错控制策略，以保证电机在电池电压较低情况下仍然能够正常运行。

3. 温度异常容错控制策略：研究温度异常对电机的影响，设计基于电机温度的容错控制策略，以保证电机在温度异常情况下仍然能够正常运行。

三、研究方法与技术路线本文将采用以下方法进行研究：1. 理论分析法：分析电机系统中的关键问题，为容错控制策略的设计提供理论依据。

2. 数学建模法：建立电机系统的数学模型，分析故障等异常情况对电机性能的影响，以及不同容错控制策略的影响。

3. 数值模拟法：采用数值模拟方法，验证不同容错控制策略的有效性，比较不同策略的优劣。

技术路线如下：1. 翻阅文献资料，掌握五相永磁无刷电机的基本原理、电机特性、电机故障等方面的知识。

2. 建立电机系统的数学模型，分析电机系统中可能存在的异常情况对电机性能的影响。

五相永磁容错电机的相间短路容错控制

五相永磁容错电机的相间短路容错控制
顾理成;陈前;赵文祥;刘国海;夏雨航
【期刊名称】《电工技术学报》
【年(卷),期】2022(37)8
【摘要】永磁电机发生短路故障后,电机内的短路电流急剧增大,电机系统将失去平稳性,威胁重大装备的运行安全。

与其他短路故障相比,相间短路破坏性最强。

针对这一严重故障,该文提出一种五相永磁容错电机的相间短路容错控制。

以稳定的输出转矩为目标,从消除相间短路引起的断相和短路电流这两个负面影响出发,构建最优容错电流。

利用故障前后磁动势不变的基波降阶矩阵,重构非故障相电流,弥补相间短路下断相引起的转矩损失和转矩脉动。

进一步地,在非故障相中注入补偿电流,以注入电流与短路电流的磁动势和为零为原则,抑制短路电流引起的转矩脉动。

利用叠加原理合成所需容错电流,并通过载波脉宽调制技术固定所提容错控制的开关频率。

最后,通过实测20槽/14极五相永磁容错电机故障,容错运行下的动、静态特性,验证了所提控制策略的正确性和可行性。

【总页数】10页(P1972-1981)
【作者】顾理成;陈前;赵文祥;刘国海;夏雨航
【作者单位】江苏大学电气信息工程学院;高端装备关键结构健康管理国际联合研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TM351
【相关文献】
1.五相永磁同步电机的短路容错控制策略对比研究
2.短路容错控制在多相无轴承永磁同步电机中的可行性分析
3.五相永磁同步电机与三相永磁同步电机容错控制性能对比分析
4.五相开绕组永磁容错电机零序电流开环容错控制策略
5.6/19容错型永磁磁通切换电机的短路故障容错控制
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。