新型五相磁通切换永磁电机容错控制研究
2019-08-15 22:48:06 点击：
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3联合仿真
为了更准确地对电机系统进行性能分析研究，特别是故障状态下进行的特性研究，需重点考虑电机系统的磁饱和、强耦合等问题，因此本文采用了电路、磁路瞬态联合仿真的方法，为该联合仿真方法的原理流程图。电路运算器Simplorer在启动的同时，磁路运算器Maxwell也随之被调用而同时启动，二者共同运算，进行电路和磁路联合仿真。该电路、磁路的实时瞬态联合仿真方法考虑了电机系统中电路和磁路间的耦合性，因此是一种系统级的仿真，其结果具有很高的仿真精度。因此，当该仿真模型用于系统的故障仿真以及分析时，可以单独对一个或同时对多个故障源进行模拟分析，如绕组断路、绕组短路、功率器件故障以及控制信号错误等。图6为所建立的五相FSPM电机驱动系统瞬态场路耦合仿真模型。
图7为五相FSPM电机在正常运行状态下的电流和转矩波形。可见，由于该电机的空载反电势为近似正弦，因此当电机运行于BLAC方式下，其转矩输出较为平滑。
当电机的某一相发生故障时，采用容错控制策略进行补偿。图8为传统容错控制策略下的电流和转矩波形。可见，虽然永磁转矩进行了补偿，但由于磁阻转矩的作用，电机此时的转矩输出脉动较大。而当采用本文提出的磁阻容错控制方式时，其电流和转矩波形如图9所示。相比于图8而言，其转矩性能提升较为明显。
为进一步量化电机在不同运行状况下的转矩性能，可定义电机转矩脉动系数为［10］:
式中，Tmax、Tmin和Tave分别为电机的最大转矩、最小转矩和平均转矩。
表1对比了三种运行方式下的转矩性能。可知，由于电机自身自感和互感的影响，电机的磁阻转矩随着电流的变化而有较大的变化。在磁动势和转速恒定的情况下，电机的转矩输出值在传统电流控制方式下无法保持恒定，所以磁阻转矩无法忽略。