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联合主办
中国电工技术学会
北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室
联合承办
中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专委会
国家高速列车技术创新中心
《电气技术》杂志社
会议日期/地点
2019年10月25-27日/山东青岛
阅读征文通知,请戳上面标题 ▲ 联合主办 中国电工技术学会 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室 联合承办 中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专委会 国家高速列车技术创新中心 《电气技术》杂志社 会议日期/地点 2019年10月25-27日/山东青岛 无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,BLDCM)以其结构简单、功率与转矩密度大、重量轻、效率高等优点,已成为航空航天领域功率电传系统执行机构的首选。BLDCM作为电传系统关键执行元件,一旦出现故障,将会威胁飞行安全。为提高其可靠性,国内外正广泛开展BLDCM系统冗余与容错技术的研究[3-12],主要包括驱动电路、电机结构和控制策略三个方面。 目前对于三相绕组容错控制的研究大多数是针对三相逆变器的故障情况,而对于电机绕组的故障分析也集中在绕组开路路障,对绕组相间短路故障研究较少。文献[3-6]提出了两种BLDCM调速系统三相容错逆变器拓扑结构,当逆变桥发生短路故障时,通过熔断器进行故障支路切除,将短路故障转换为开路故障进行处理,同时启用备用桥臂进行容错控制,能够实现短路容错控制,但增加了驱动器成本,并且熔断器响应时间在毫秒级,难以及时保护。文献[7-12]提出了四相、五相或双绕组BLDCM冗余容错控制方法,故障后启用备用绕组容错运行,在电机匝间或绕组发生短路情况下能够容错运行,但增加了电机结构的复杂性。 在BLDCM长期带载运行过程中,绕组引线过热、绝缘层老化或机械损坏等原因可能造成相间短路。绕组相间短路后,短路相的电流急速上升,电流变化率或电流绝对值过大都会造成逆变器功率管损坏等二次故障,导致电机控制系统功能丧失。 本文提出一种BLDCM两相短路容错控制策略。该策略通过在电机绕组设置电流检测元件,对电机三相电流进行检测,将连续两次检测值的差值作为特征量进行故障定位;根据定位结果,改变逆变桥功率管导通次序、导通时间,实现四步换相容错运行。 该策略无需改变常规BLDCM驱动器硬件结构或增加电机绕组数,可以实现BLDCM在绕组两相短路故障后系统仍稳定可靠工作。针对两相短路容错控制时转矩脉动较大的情况,本文通过改变调制方式进行转矩脉动的抑制。 图1 三相BLDCM容错系统等效电路 图12 实验平台 |
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