一相开路双三相永磁同步电机建模与控制

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1、2011年10月电工技术学报Vol.26No.10第26卷第10期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYOct.2011一相开路双三相永磁同步电机建模与控制杨金波李铁才杨贵杰（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001）摘要根据一相开路故障状态下四种不同的中线连接方式以及相应的电流约束条件，采用矢量空间解耦的建模方法，确定了不同的坐标变换阵，建立了一相开路双三相永磁同步电机的数学模型。每一个模型都被分别映射到参与机电能量转换的d-q子空间和与机电能量转换无关的z1-z2-z3子空间中，各模型在d-q子空间的方程具有相同的

2、结构形式和不同的系数矩阵。通过将z1-z2-z3子空间的电流给定值设为零，就可以得到各种连接方式下的定子铜耗最小矢量控制策略。仿真与实验结果表明，电机在各种连接方式下缺相运转正常，从而有效提高了整个系统的容错能力。关键词：双三相矢量空间解耦建模定子铜耗容错中图分类号：TM301.2ModelingandControlofDualThree-PhasePMSMwithOneOpenPhaseYangJinboLiTiecaiYangGuijie（HarbinInstituteofTechnologyHarbin150001China）AbstractAccordingtofou

3、rdifferentneutralconnectionsandtheircurrentrestrictionsofdualthree-phasepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)withoneopenphase,fourtransformationmatrixesaredeterminedbasedonvectorspacedecompositionmodelingmethodandfourmathematicmodelsaresetup.Everymodelisprojectedintod-qsubspacewhichcontribu

4、testoelectromechanicalenergyconversionandz1-z2-z3subspacewhichhasnorelationtoenergyconversion.Thefourmodelshavethesamestructureanddifferentparametermatrixesind-qsubspace.Thevectorcontrolforminimumstatorlosscouldberealizedbysettingthecurrentreferencesinz1-z2-z3subspacetozero.Thesimulationand

5、experimentalresultsshowthatthemotorcanworkwellwithoneopenphaseindifferentneutralconnectionswiththeircontrolmethods.Sothefaulttolerantabilityofthesystemisimproved.Keywords：Dualthree-phase,vectorspacedecomposition,modeling,statorloss,faulttolerant1引言在低压大功率驱动场合双三相永磁同步电机得到了越来越多的关注。双三相电机的定子通常由相移

6、30°电角度的两套Y形联结的对称三相绕组组成，两套三相绕组采用隔离中性点，因此双三相电机又称为不对称六相电机或裂相电机，如图1所示。可靠性强是双三相电机的一个突出优点，在出现一图1双三相电机绕组结构相甚至多相开路故障时，通过适当的控制方式仍能Fig.1Structureofwindingindualthree-phasemotor使其正常运行且控制性能基本不受影响。在出现一相开路故障时，最简单的控制方法就是将出现故障的那一套三相绕组切去，只保留一套三相收稿日期2010-08-05改稿日期2010-10-12168电工技术学报2011年10月绕组运行，这时的控制和传统的三相电机

7、完全一致。根据矢量空间解耦的建模方法和变换前后幅值在保证输出功率不变的条件下，每一相输出电流将变不变的原则可以确定正常状态下的双三相静止变换[13]为原先的两倍。这种方法没有充分利用双三相电机相阵T6s。在Z相开路时的静止变换阵T5s同样可以数冗余的优势，因此并不是最佳的控制方案。电机在按照矢量空间解耦的建模方法来确定。缺相状态下的不对称运行一直是一个重要的研究内TTz5s=()αβ1z2z3（3）容，文献[1]提出了基于磁动势不变原则的三相感应电通过该变换阵可以将电机模型分别映射到与机机一相开路容错控