一種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種六相開關(guān)磁阻電機容錯系統(tǒng)及其控制方法，屬于開關(guān)磁阻電機技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)磁阻電機是在上世紀八十年代出現(xiàn)的一種新型電機，由于開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、可控參數(shù)多，控制靈活，效率高、起動性能好等優(yōu)點，使其在電動車驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器、通用工業(yè)、伺服驅(qū)動、礦山機械等領(lǐng)域得到了廣泛應用。
[0003]多相開關(guān)磁阻電機具有以下顯著優(yōu)勢:在功率管容量不變情況下可通過增加功率管數(shù)來實現(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；隨著電機相數(shù)的增加，電機的轉(zhuǎn)矩脈動頻率升高，脈動的幅值減少；控制更靈活、容錯性好:隨著相數(shù)的增加，可供選擇的開關(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，當一相或者多相發(fā)生故障時，系統(tǒng)可以調(diào)整剩余相的控制策略，方便進行容錯控制；多相電機的繞組系數(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]雙通道開關(guān)磁阻電機，不需要增加電機的個數(shù)，同時不改變電機的結(jié)構(gòu)，僅僅在電機的原有的基礎(chǔ)上改變電機的二次接線，形成雙通道開關(guān)磁阻電機，配以兩套電氣獨立的功率變換器和兩套獨立的控制器即可構(gòu)成雙通道開關(guān)磁阻電機，目前研究較多的為三相12/8開關(guān)磁阻電機，雙通道開關(guān)磁阻電機在系統(tǒng)故障時，可方便的切除故障通道，使電機能正常運行，但是由于通道間的耦合此時電機實際的輸出功率將會低于正常運行的50%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:開關(guān)磁阻電機本身具有較高的容錯性，在故障時電機仍舊可以正常運行，可以通過調(diào)節(jié)其他相的控制策略調(diào)節(jié)系統(tǒng)輸出，但是此時輸出較正常運行系統(tǒng)輸出低，本發(fā)明提出一種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)及其控制方法，主要解決開關(guān)磁阻電機在系統(tǒng)故障時系統(tǒng)輸出降低的缺點，同時本發(fā)明提出的同一電機的兩種雙通道，可以在電機出現(xiàn)不同的故障時，方便的進行通道切換與控制。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)，該電機結(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，每一相包含四個齒極，每個齒極空間間隔90度，構(gòu)成每相的四個齒極可采取2串2并或者4齒并聯(lián)，所述容錯系統(tǒng)為雙重雙通道系統(tǒng)，所述雙重雙通道系統(tǒng)由雙通道六相電機和雙通道三相電機構(gòu)成，且所述雙通道六相電機和雙通道三相電機為相差6度的雙三相電機；所述雙通道六相電機由以間隔180度的兩個齒極串聯(lián)構(gòu)成一相，電機共有12相構(gòu)成，選取間隔兩相的六相構(gòu)成一個通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)的六相電機；所述雙通道三相電機由選取間隔一相的六相構(gòu)成一個通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)三相電機。
[0007]—種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)的控制方法，主電路上相間獨立且電壓可調(diào)，在主開關(guān)的關(guān)斷控制上，每一相上的四個齒極采用相同的控制關(guān)斷角；當電機不同相的齒極發(fā)生故障時，可將該齒切除，系統(tǒng)做雙通道六相電機運行；當雙通道六相電機中一個通道的一相或者幾相出現(xiàn)故障時，切除該通道中的故障相，調(diào)節(jié)另一通道中的對應相的電壓，調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)故障時能達到額定的輸出轉(zhuǎn)矩；當雙通道六相電機的兩個通道同一相均發(fā)生故障時，電機轉(zhuǎn)入雙通道三相模式，切除故障通道，另一通道升壓運行，達到系統(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關(guān)磁阻電機的容錯系統(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)由雙通道六相電機和雙通道三相電機構(gòu)成，且所述雙通道六相電機和雙通道三相電機為相差6度的雙三相電機，其解決了開關(guān)磁阻電機在系統(tǒng)故障時系統(tǒng)輸出降低的缺點，同時本發(fā)明可以在電機出現(xiàn)不同的故障時，方便的進行通道切換與控制。相間相互獨立，出現(xiàn)故障時，采用調(diào)節(jié)電壓從而調(diào)節(jié)每相電流的方式，使電機能夠維持額定輸出的工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0010]圖1為24/20電機NNSS繞組排列方式與電機每齒的命名[0011 ]圖2為24/20電機雙通道六相繞組排列方式
[0012]圖3為24/20電機雙通道三相繞組排列方式
[0013]圖4為六相開關(guān)磁阻電機容錯結(jié)構(gòu)圖
[0014]圖5為六相開關(guān)磁阻電機各相對應的位置信號
[0015]圖6為電機正常運行時轉(zhuǎn)矩波形圖
[0016]圖7為電機All齒故障時，雙通道六相運行時的轉(zhuǎn)矩波形圖
[0017]圖8為電機A相故障時，雙通道三相運行時的轉(zhuǎn)矩波形圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0019]—種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)，如圖1-4所示，該電機結(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，每一相包含四個齒極，每個齒極空間間隔90度，構(gòu)成每相的四個齒極可采取2串2并或者4齒并聯(lián)，所述容錯系統(tǒng)為雙重雙通道系統(tǒng)，所述雙重雙通道系統(tǒng)由雙通道六相電機和雙通道三相電機構(gòu)成，且所述雙通道六相電機和雙通道三相電機為相差6度的雙三相電機；所述雙通道六相電機由以間隔180度的兩個齒極串聯(lián)構(gòu)成一相，電機共有12相構(gòu)成，選取間隔兩相的六相構(gòu)成一個通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)的六相電機；所述雙通道三相電機由選取間隔一相的六相構(gòu)成一個通道，構(gòu)成雙12/10結(jié)構(gòu)三相電機。
[0020]一種六相開關(guān)磁阻電機的容錯系統(tǒng)的控制方法，主電路上相間獨立且電壓可調(diào)，在主開關(guān)的關(guān)斷控制上，每一相上的四個齒極采用相同的控制關(guān)斷角；當電機不同相的齒極發(fā)生故障時，可將該齒切除，系統(tǒng)做雙通道六相電機運行；當雙通道六相電機中一個通道的一相或者幾相出現(xiàn)故障時，切除該通道中的故障相，調(diào)節(jié)另一通道中的對應相的電壓，調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)故障時能達到額定的輸出轉(zhuǎn)矩；當雙通道六相電機的兩個通道同一相均發(fā)生故障時，電機轉(zhuǎn)入雙通道三相模式，切除故障通道，另一通道升壓運行，達到系統(tǒng)額定的輸出轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。
[0021]實例
[0022]六相開關(guān)磁阻電機容錯系統(tǒng)構(gòu)成:如附圖1所示，采用24/20齒形，即24/20電機，正常運行時，電機采用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，此時相間耦合可以忽略，構(gòu)成每相的四個齒極可采取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，A相4個齒均并聯(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；4齒并聯(lián)連接方式適合高速電機。
[0023]雙通道六相定義方式見附圖2，此時Α11，Α12，Β1Ρ..Ρ12構(gòu)成通道L1，Α21,