三相异步电机缺相运行分析与实验

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1、ELECTRICDRIVE2O10Vo1．40No．9电气传动2010年第4O卷第9期三相异步电机缺相运行分析与实验王瑞，赵金，邓歆，刘洋(华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉430074)摘要：在航空航天、机车以及核工业等工业应用中，如何使三相电机变频调速系统在缺相情况下继续运行，是衡量系统可靠性的一个重要指标。运用对称分量法，对三相异步电机缺相运行进行了详细的稳态分析，给出了电压方程和转矩方程，指出电机缺相运行带载能力大大降低以及采用传统Volts／Hz控制的可行性，并探讨了缺相情况下的矢量控制方案，最后给出了实验结果，验证了分析的正确性。关键词

2、：缺相；对称分量法；矢量控制中图分类号：TM346文献标识码：AAnalysisandExperimentforAsynchrOnOusMotorinDefaultofOneStatorPhaseWANGRui，ZHAOJin，DENGXin。LIUYang(DepartmentofControlScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China)Abstract：Inmanyindustrialapplications，sucha

3、saerospace，tractionandnuclearindustry，howtoguaran—teethatthemotordrivesystemcancontinueworkingevenindefaultofonestatorphaseisoneofthemostim—portantreliabilityindexes．Thesymmetrical—componentmethodwasusedtoanalyzethesteady—stateoperationofasynchronousmotorindefaultofonestatorphas

4、e．Thevoltageandtorqueequationswerepresented，pointedoutthereductionofloadcapacityandfeasibilityoftraditionalVolts／Hzcontrol，andthenthevectorcontrolschemeundersuchfaultconditionwasalsoinvestigated．Atlast，theexperimentsarecarriedouttoverifythevalidityoftheanalysis．Keywords：phasedef

5、ault；symmetrical—componentmethod；vectorcontrol方程，指出单相带载能力大大降低，紧接着给出了1引言缺相下的矢量控制策略，最后在物理实验平台上三相异步电机变频调速系统以其优越的性进行了分析验证。能，在工业应用中起着举足轻重的作用。然而，在2电机单相运行稳态分析诸如航空航天，机车牵引甚至核工业等工业应用中，一旦三相电机某一相出现故障，譬如晶闸管开假设三相电机绕组为星型连接，无中线，在缺路或短路、接头松动等而不切断该相，将会导致灾一相后将形成剩余两相绕组串联的单相电机，如难性的后果口]。在这些场合，系统的可靠性和图

6、1所示。由于缺相电流为零，此时电机将工作容错能力是一项最重要的指标，研究如何在缺相在非对称状态，因此可以运用对称分量法对其进情况下能够继续单相运行而不至于停车，具有重要的现实意义。文献[33详细地分析了单绕组电机的特性，指出其带载能力大大低于三相，并给出了相应的开环控制策略。文献[4—5]提出通过注入奇次谐波电流来消除缺相运行下的低频振图1三相电机缺相示意图荡转矩。本文首先运用对称分量法，详细地分析Fig．1Schematicdiagramofthreephasemotor推导了三相电机缺相情况下的电压方程以及转矩indefaultofonestato

7、rphase基金项目：国家自然科学基金资助项目(60874047)；湖北省自然科学基金资助项目(2007ABA281)作者简介：王瑞(1984一)，男，博士研究生，Email：wangrui—hust@163．corn13电气传动2010年第4O卷第9期王瑞，等：三相异步电机缺相运行分析与实验行稳态分析，这里只考虑基波分量。流，则正负序电路中定转子电流近似相等，转矩表1●●●●●●●●●，j现假设A相断开，则相电流i一0，i一一i达式可表示为—对称分量电流为1—3T一T一+T一一一静；(一)(6)n1(3中厶3+随着转速的降低，负序转矩所占比重增大，当

8、转速Ⅱ_J_J，●_-_r_l为零时，正序转矩与负序转矩相等，使得有效电磁门．一一转矩为零，这