一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)及其控制方法，屬于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是在上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的一種新型電機(jī)，由于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固、可控參數(shù)多，控制靈活，效率高、起動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，使其在電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、家用電器、通用工業(yè)、伺服驅(qū)動(dòng)、礦山機(jī)械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]多相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有以下顯著優(yōu)勢(shì):在功率管容量不變情況下可通過(guò)增加功率管數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)功率變換器的大容量輸出，從而解決變換器的多管并聯(lián)中的均流難題；隨著電機(jī)相數(shù)的增加，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)頻率升高，脈動(dòng)的幅值減少；控制更靈活、容錯(cuò)性好:隨著相數(shù)的增加，可供選擇的開(kāi)關(guān)矢量將以2的倍數(shù)方式增加，大大增加了系統(tǒng)的可控性。由于相冗余，當(dāng)一相或者多相發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)可以調(diào)整剩余相的控制策略，方便進(jìn)行容錯(cuò)控制；多相電機(jī)的繞組系數(shù)隨著相數(shù)的增大而增大，從而使產(chǎn)生同樣轉(zhuǎn)矩的相電流減小，定子的銅耗降低。
[0004]雙通道開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，不需要增加電機(jī)的個(gè)數(shù)，同時(shí)不改變電機(jī)的結(jié)構(gòu)，僅僅在電機(jī)的原有的基礎(chǔ)上改變電機(jī)的二次接線，形成雙通道開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，配以兩套電氣獨(dú)立的功率變換器和兩套獨(dú)立的控制器即可構(gòu)成雙通道開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，目前研究較多的為三相12/8開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，雙通道開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在系統(tǒng)故障時(shí)，可方便的切除故障通道，使電機(jī)能正常運(yùn)行，但是由于通道間的耦合此時(shí)電機(jī)實(shí)際的輸出功率將會(huì)低于正常運(yùn)行的50%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)本身具有較高的容錯(cuò)性，在故障時(shí)電機(jī)仍舊可以正常運(yùn)行，可以通過(guò)調(diào)節(jié)其他相的控制策略調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出，但是此時(shí)輸出較正常運(yùn)行系統(tǒng)輸出低，本發(fā)明提出一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)及其控制方法，主要解決開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在系統(tǒng)故障時(shí)系統(tǒng)輸出降低的缺點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明提出的同一電機(jī)的兩種雙通道，可以在電機(jī)出現(xiàn)不同的故障時(shí)，方便的進(jìn)行通道切換與控制。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)，該電機(jī)結(jié)構(gòu)為定子24齒、轉(zhuǎn)子20齒，繞組排列方式為NNSS繞線形式，每一相包含四個(gè)齒極，每個(gè)齒極空間間隔90度，構(gòu)成每相的四個(gè)齒極可采取2串2并或者4齒并聯(lián)，所述容錯(cuò)系統(tǒng)為雙重雙通道系統(tǒng)，所述雙重雙通道系統(tǒng)由雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)構(gòu)成，且所述雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)為相差6度的雙三相電機(jī)；所述雙通道六相電機(jī)由以間隔180度的兩個(gè)齒極串聯(lián)構(gòu)成一相，電機(jī)共有12相構(gòu)成，選取間隔兩相的六相構(gòu)成一個(gè)通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)的六相電機(jī)；所述雙通道三相電機(jī)由選取間隔一相的六相構(gòu)成一個(gè)通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)三相電機(jī)。
[0007]—種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)的控制方法，主電路上相間獨(dú)立且電壓可調(diào)，在主開(kāi)關(guān)的關(guān)斷控制上，每一相上的四個(gè)齒極采用相同的控制關(guān)斷角；當(dāng)電機(jī)不同相的齒極發(fā)生故障時(shí)，可將該齒切除，系統(tǒng)做雙通道六相電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)雙通道六相電機(jī)中一個(gè)通道的一相或者幾相出現(xiàn)故障時(shí)，切除該通道中的故障相，調(diào)節(jié)另一通道中的對(duì)應(yīng)相的電壓，調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)故障時(shí)能達(dá)到額定的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)雙通道六相電機(jī)的兩個(gè)通道同一相均發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)入雙通道三相模式，切除故障通道，另一通道升壓運(yùn)行，達(dá)到系統(tǒng)額定的輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。
[0008]本發(fā)明提供的一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)及其控制方法，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果:
[0009]由于本發(fā)明的容錯(cuò)系統(tǒng)為雙重雙通道系統(tǒng)，所述雙重雙通道系統(tǒng)由雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)構(gòu)成，且所述雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)為相差6度的雙三相電機(jī)，其解決了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)在系統(tǒng)故障時(shí)系統(tǒng)輸出降低的缺點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明可以在電機(jī)出現(xiàn)不同的故障時(shí)，方便的進(jìn)行通道切換與控制。相間相互獨(dú)立，出現(xiàn)故障時(shí)，采用調(diào)節(jié)電壓從而調(diào)節(jié)每相電流的方式，使電機(jī)能夠維持額定輸出的工作狀態(tài)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為24/20電機(jī)NNSS繞組排列方式與電機(jī)每齒的命名[0011 ]圖2為24/20電機(jī)雙通道六相繞組排列方式
[0012]圖3為24/20電機(jī)雙通道三相繞組排列方式
[0013]圖4為六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)結(jié)構(gòu)圖
[0014]圖5為六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相對(duì)應(yīng)的位置信號(hào)
[0015]圖6為電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩波形圖
[0016]圖7為電機(jī)All齒故障時(shí)，雙通道六相運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩波形圖
[0017]圖8為電機(jī)A相故障時(shí)，雙通道三相運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0019]—種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)，如圖1-4所示，該電機(jī)結(jié)構(gòu)為定子24齒、轉(zhuǎn)子20齒，繞組排列方式為NNSS繞線形式，每一相包含四個(gè)齒極，每個(gè)齒極空間間隔90度，構(gòu)成每相的四個(gè)齒極可采取2串2并或者4齒并聯(lián)，所述容錯(cuò)系統(tǒng)為雙重雙通道系統(tǒng)，所述雙重雙通道系統(tǒng)由雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)構(gòu)成，且所述雙通道六相電機(jī)和雙通道三相電機(jī)為相差6度的雙三相電機(jī)；所述雙通道六相電機(jī)由以間隔180度的兩個(gè)齒極串聯(lián)構(gòu)成一相，電機(jī)共有12相構(gòu)成，選取間隔兩相的六相構(gòu)成一個(gè)通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)的六相電機(jī)；所述雙通道三相電機(jī)由選取間隔一相的六相構(gòu)成一個(gè)通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)三相電機(jī)。
[0020]一種六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的容錯(cuò)系統(tǒng)的控制方法，主電路上相間獨(dú)立且電壓可調(diào)，在主開(kāi)關(guān)的關(guān)斷控制上，每一相上的四個(gè)齒極采用相同的控制關(guān)斷角；當(dāng)電機(jī)不同相的齒極發(fā)生故障時(shí)，可將該齒切除，系統(tǒng)做雙通道六相電機(jī)運(yùn)行；當(dāng)雙通道六相電機(jī)中一個(gè)通道的一相或者幾相出現(xiàn)故障時(shí)，切除該通道中的故障相，調(diào)節(jié)另一通道中的對(duì)應(yīng)相的電壓，調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)故障時(shí)能達(dá)到額定的輸出轉(zhuǎn)矩；當(dāng)雙通道六相電機(jī)的兩個(gè)通道同一相均發(fā)生故障時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)入雙通道三相模式，切除故障通道，另一通道升壓運(yùn)行，達(dá)到系統(tǒng)額定的輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。
[0021]實(shí)例
[0022]六相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)構(gòu)成:如附圖1所示，采用24/20齒形，即24/20電機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)采用NNSS結(jié)構(gòu)，也就是繞組排列方式為NNSS繞線形式，相間耦合極小，此時(shí)相間耦合可以忽略，構(gòu)成每相的四個(gè)齒極可采取2串2并或者4齒并聯(lián)的方式增加系統(tǒng)的容錯(cuò)性，以A相為例，2串2并連接方式下，A相四齒Al 1和A12齒串聯(lián)成一條支路Al，A21和A22齒串聯(lián)成一條支路A2，兩條支路并聯(lián)；4齒并聯(lián)方式時(shí)，A相4個(gè)齒均并聯(lián)。兩種連接方式中，2串2并連接方式一般適合低、中速電機(jī)；4齒并聯(lián)連接方式適合高速電機(jī)。
[0023]雙通道六相定義方式見(jiàn)附圖2，此時(shí)Α11，Α12，Β1Ρ..Ρ12構(gòu)成通道L1，Α21,