一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106411214A(43)申请公布日2017.02.15(21)申请号201610896411.2(22)申请日2016.10.13(71)申请人东南大学地址211189江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人程明於锋花为邹国棠(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人张耀文(51)Int.Cl.H02P21/22(2016.01)H02P27/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法(57)摘要本发明涉及一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法，其特征在于：利用多相系统多三相组的冗余特性及谐波电流注入原理，当系统轻载时，通过机组主动缺相运行的方式，按照不同功率要求，运行不同绕组系统，来提高系统运行效率，满足如兆瓦级风力发电、船舶电力推进系统等大容量应用领域对系统高效率运行的要求；多相永磁电机的设计，保留该特种电机高功率密度的同时提高了控制自由度。该装置包括直流电压源、电容、三相组电压型逆变器、继电器、多相永磁电机、编码器、矢量控制策略、电流滞环比较器、主动缺相机制。所述三相组电压型逆变器中点与多相永磁电机绕组中性点电气隔离。CN106411214ACN106411214A权利要求书1/2页1.一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法，其特征在于：所述永磁电机相数M＝N×3，N为正整数；所述控制方法包括如下两种情况：第一、在负载率大于(N-1)/N时，采用N套三相绕组运行方式，即：永磁电机正常工作；须满足相电流和为零的约束条件，谐波子空间电流分量为在给定基波直轴电流控制下，忽略空载反电势内的谐波成分，调节给定基波交轴电流即可调节电磁转矩；第二、在负载率小于1/N时，采用三相绕组运行方式，负载率在(λ-1)/N～λ/N(1<λ<N)时，采用λ套三相绕组运行方式，即：永磁电机主动缺相；要求输出转矩与所有永磁电机绕组均工作时相同，则维持基波交轴电流不变，同时须满足相电流和为零的约束条件，各谐波子空间电流分量表示为：其中，主动缺相机制的解析式为：其中，iq1指基波转矩电流分量，由转速闭环PI调节器得到，idh、iqh指主动缺相运行时在线生成的谐波电流分量，h指谐波次数，h＝3,5,…，Kh1到Kh4表示为第h次谐波同构系数，A指主动缺相矩阵，与主动缺相数k有关，每主动缺一相矩阵A行数加1，B指基波子矩阵，C指谐波子矩阵，θ指转子电角度。2.根据权利要求1所述的一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法，其特征在于：包括直流电压源(1)、电容(2)、三相组电压型逆变器(3)、继电器(4)、多相永磁电机(5)、编码器(6)、矢量控制策略(7)、电流滞环比较器(8)、主动缺相机制(9)；利用光电编码器的脉冲信号，计算出电机转子的位置θr及转速ωr，在同步旋转坐标下，利用转速环的PI调节器得到给2CN106411214A权利要求书2/2页定基波转矩电流分量结合主动缺相矩阵A和权利要求1中各谐波子空间电流分量计算公式，直接算出主动缺相时相绕组的给定电流再利用电流滞环比较器将主动缺相时相绕组的给定电流与检测到的实际相电流i1～iM比较后得到相应的PWM脉动信号，最后通过三相组电压型逆变器作用于多相永磁电机上，达到调速及主动缺相运行控制的目的；同时结合主动缺相矩阵A在线求解3、5、…、h次谐波子空间电流分量值，去补偿基波磁势损失即维持恒定，间接地重构了剩余工作相的电流瞬时值。3.根据权利要求1所述的一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法，其特征在于：多相系统矢量控制策略(7)采用电流滞环比较器(8)，由三相组电压型逆变器(3)分别供电多相永磁电机N套三相绕组。3CN106411214A说明书1/5页一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法技术领域[0001]本发明属于电机驱动技术，具体涉及一种多相永磁电机主动缺相运行控制方法，可应用于诸如风力发电、船舶电力推进器等多三相电驱系统应用场合。背景技术[0002]21世纪以来，世界性的能源短缺，环境污染和全球变暖等问题的严重性，引起了世界各国对节能技术的广泛关注，对于节能降耗的考虑已经到了刻不容缓的地步。电力工业既是产能大户，也是耗能大户，电机系统节能降耗已成为当前全球共同关注的话题。除了大力加快推广高效率电机外，采用大功率变频调速系统具有十分明显的节能效果。实现大功率调速的主要途径有多电平电机系统和多相电机系统两种，前者在过去的十多年中已在高压场合得到广泛应用，而后者在低压大电流调速场合更具优势。发明内容[0003]技术问题：本发明针对多三相电驱系统轻负载时功率变换器损耗较高、电机系统效率不高等问题，提出一种多相永磁电机主动缺相运行控制系统，采用