双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法

本发明属于电机领域，涉及一种容错控制方法，具体涉及一种中性点引出型/不引出型双三相电机单相开路故障状态下转矩波动的抑制方法。

背景技术：

1、双三相电机能够实现低压大功率运行，且具有高功率密度、具备容错能力等优点。由于其具有较多的相数，能够在某相绕组发生故障时，采用相应的容错控制策略，令电机在故障状态下仍然保持稳定运行。

2、目前常见的一种双三相电机为所有相共用中性点，中性点引出/不引出的结构。针对双三相电机开路故障所提出的容错策略，多为通过剩下的健康相的电流重构旋转磁动势，或者通过剩下的健康相的相电流令电机输出同样大小的转矩。目前所用方法均只考虑了反电势或磁动势的基波，而忽略了谐波的影响，虽然能够输出同样大小的转矩，但是转矩波动较大，难以实现平稳运行。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法。该方法能够充分考虑到反电势基波和谐波对于电磁转矩的影响，从而实现转矩波动的互相抵消，实现转矩波动的大幅削弱，能够解决双三相电机开路故障状态下容错运行不平稳的难题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，包括如下两种技术方案：

4、技术方案一、中性点引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制

5、步骤一、对中性点引出型双三相电机进行电磁场有限元建模和计算，获取中性点引出型双三相电机的相反电势计算结果，并对其进行傅里叶分析，获取相反电势基波幅值e1和相反电势3次谐波幅值e3以及5次谐波幅值e5；

6、步骤二、将相反电势基波幅值e1和相反电势3次谐波幅值e3以及5次谐波幅值e5代入以下公式进行θm的求解：

7、

8、式中，θm为第m相的相电流的相位角，为第m相的相反电势基波的相位角；

9、步骤三、将步骤二求解得到的θm计算结果代入以下公式中即可得到单相开路故障状态下的容错相电流：

10、

11、式中，im为第m相的相电流，i1为相电流的给定幅值；

12、步骤四、使用步骤三得到的单相开路故障状态下的容错相电流进行电机控制，即可抑制电机转矩波动，输出较平稳的转矩，实现双三相电机单相开路故障状态下的稳定容错运行。

13、技术方案二、中性点不引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制：

14、步骤一、对中性点不引出型双三相电机进行电磁场有限元建模和计算，获取中性点不引出型双三相电机的相反电势计算结果，并对其进行傅里叶分析，获取相反电势基波幅值e1和相反电势3次谐波幅值e3；

15、步骤二、将相反电势基波幅值e1和相反电势3次谐波幅值e3代入以下公式进行θm的求解：

16、

17、式中，θm为第m相的相电流的相位角，为第m相的相反电势基波的相位角；

18、步骤三、将步骤二求解得到的θm计算结果代入以下公式中即可得到单相开路故障状态下的容错相电流：

19、

20、式中，im为第m相的相电流，i1为相电流的给定幅值；

21、步骤四、使用步骤三得到的单相开路故障状态下的容错相电流进行电机控制，即可抑制电机转矩波动，输出较平稳的转矩，实现双三相电机单相开路故障状态下的稳定容错运行。

22、相比于现有技术，本发明具有如下优点：

23、1、对于中性点引出型双三相电机：本发明基于双三相电机电磁功率和电磁转矩的解析表达式，分析了相反电势谐波对于转矩波动的影响，在此基础上通过正向利用相反电势谐波产生的波动，实现了整体波动的抑制。相比于现有仅考虑反电势基波影响的转矩波动抑制方法，本发明的方法在考虑基波的基础上，还计及了反电势谐波对于转矩波动的影响，并利用反电势谐波产生的转矩波动，彻底消除了2次和4次转矩波动，从而实现了转矩波动的大幅抑制，为双三相电机开路故障下的容错平稳运行提供了一种优秀的控制策略。

24、2、对于中性点不引出型双三相电机；本发明基于双三相电机电磁功率和电磁转矩的解析表达式，分析了相反电势谐波对于转矩波动的影响，在此基础上通过正向利用相反电势谐波产生的转矩波动，抵消了反电势基波产生的转矩波动，实现了双三相电机单相开路故障下转矩波动的抑制。相比于现有仅考虑反电势基波影响的转矩波动抑制方法，本发明的方法在考虑基波的基础上，还计及了反电势谐波对于转矩波动的影响，并利用反电势谐波产生的转矩波动，彻底消除了2次转矩波动，从而实现了转矩波动的大幅抑制，为双三相电机开路故障下的容错平稳运行提供了一种优秀的控制策略。

技术特征：

1.一种中性点引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的中性点引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，其特征在于所述表示为：

3.一种中性点不引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的中性点不引出型双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，其特征在于所述表示为：

技术总结
本发明公开了一种双三相电机单相开路转矩波动的抑制方法，所述方法基于双三相电机电磁功率和电磁转矩的解析表达式，分析了相反电势谐波对于转矩波动的影响，在此基础上通过正向利用相反电势谐波产生的转矩波动，抵消了反电势基波产生的转矩波动，实现了双三相电机单相开路故障下转矩波动的抑制。相比于现有仅考虑反电势基波影响的转矩波动抑制方法，本发明的方法在考虑基波的基础上，还计及了反电势谐波对于转矩波动的影响，并利用反电势谐波产生的转矩波动，彻底消除了2次转矩波动，从而实现了转矩波动的大幅抑制，为双三相电机开路故障下的容错平稳运行提供了一种优秀的控制策略。

技术研发人员：刘成思,邹继斌,徐永向,肖利军,张文韬,禹国栋
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16