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基于坐标轴变换的九相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制

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多相永磁同步电机发生缺相故障后,电流畸变与内部参数变化对系统造成的干扰是无法预料的,这给无位置传感器驱动系统的稳定运行带来了极大挑战.为了实现电机无位置传感器控制下缺相故障在线切换容错运行,该文提出一种基于坐标轴变换的多相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制策略.首先,通过坐标轴变换建立故障后多相永磁同步电机的降阶解耦模型,并重构电机容错运行输出转矩最大时的容错电流.该建模方法适用于多相永磁同步电机任意缺相故障,且得到的数学模型与电流参考值不随故障相位置而变化.在此基础上,基于坐标轴变换的降阶解耦模型构建修正滑模观测器,有效提高无位置传感器缺相容错控制系统的转子位置估算精度.最后,通过一台9 kW九相永磁同步电机缺相容错试验,验证所提控制策略的有效性.
Sensorless Fault-tolerant Control of a Nine-phase Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Axes Transformation Under Open-circuited Fault
When open-circuit faults occur in the multi-phase permanent magnetic synchronous motor(PMSM),the current distortion and internal parameters variation of motor cause unpredictable disturbances to the system,which brings a challenge to the stable sensorless operation.To realize the online transition of fault tolerant control,this paper proposes a sensorless fault tolerant strategy of the multi-phase PMSM based on axes transformation.First,the reducing-order decoupled model of the postfault multi-phase PMSM is established using axes transformation.And postfault currents are refactored to guarantee the maximum torque output.The modeling approach applies to arbitrary open-circuit faults of the multi-phase PMSM.Also,the obtained mathematical model and current references would not vary with fault phase locations.On this basis,the modified sliding mode observer is established by the reducing-order decoupled model based on axes transformation,which improves the accuracy of rotor position estimation in the sensorless fault tolerant system.Finally,the effectiveness of the proposed control strategy is verified by open-circuit fault tolerant experiments with a 9 kW nine-phase PMSM.

multi-phase PMSMposition sensorless controlaxes transformationfault-tolerant control

刘晓明、郑晓钦、张旭东、王海峰、金石、吴新振

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青岛大学电气工程学院,山东省 青岛市 266071

青岛大学自动化学院,山东省 青岛市 266071

特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学),辽宁省 沈阳市 110870

多相永磁同步电机 无位置传感器 坐标轴变换 容错控制

国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目国家自然科学基金项目特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学)开放课题

52277058U210621752037005KFKT202105

2024

中国电机工程学报
中国电机工程学会

中国电机工程学报

CSTPCD北大核心
影响因子:2.712
ISSN:0258-8013
年,卷(期):2024.44(5)
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