隨著艦船綜合電力技術(shù)的發(fā)展，大容量感應(yīng)電機(jī)已成為艦船電力推進(jìn)的首選電機(jī)。由于電力推進(jìn)的特殊性，對(duì)推進(jìn)感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)與控制性能提出了更高要求。高功率密度、高可靠性成為衡量其優(yōu)越性的重要性能指標(biāo)。變頻器供電多相感應(yīng)電機(jī)因其在高可靠性、高功率密度等方面的優(yōu)勢(shì)，已成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

在由逆變器供電的多相感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)中，定子繞組開路是一種常見的故障。系統(tǒng)的過電壓或過電流使得電力電子開關(guān)器件損壞，會(huì)造成電機(jī)定子繞組開路，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)增大，無法正常運(yùn)行。

Y. F. Zhao等采用矢量空間解耦方法，研究了雙三相感應(yīng)電機(jī)缺一相時(shí)的容錯(cuò)控制方法。將電機(jī)自然坐標(biāo)系缺相模型通過解耦變換，建立了多維電機(jī)模型，并引入不對(duì)稱旋轉(zhuǎn)變換，將不對(duì)稱的電機(jī)模型變換成解耦的對(duì)稱模型，從而可以使用對(duì)稱情況下的矢量控制策略。

有學(xué)者將雙三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)容錯(cuò)控制中的方法推廣到五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，提出了一種較為通用的容錯(cuò)控制方法。分析了電機(jī)發(fā)生故障后，保持電機(jī)氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)恒定時(shí)剩余各相電流要滿足的條件，并附加優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)（如損耗最小），求出了各相電流參考值，采用電流滯環(huán)PWM控制實(shí)現(xiàn)電流的跟蹤，從而使得電機(jī)能夠繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

有學(xué)者研究了五相集中整距繞組感應(yīng)電機(jī)在缺一相和兩相時(shí)的基波和3次諧波電流的控制策略。通過對(duì)缺相后的基波和3次諧波電流進(jìn)行控制，使之仍能形成各自恒定圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。但文中沒有考慮缺相時(shí)基波和3次諧波之間相耦合產(chǎn)生的影響，也未對(duì)此作出說明。

近年來，一些文獻(xiàn)將現(xiàn)代控制理論運(yùn)用于多相感應(yīng)電機(jī)的容錯(cuò)控制，取得了一定的控制效果，為多相電機(jī)容錯(cuò)運(yùn)行提供了更多的解決途徑。另外，許多文獻(xiàn)在基于旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)恒定前提下分析多相電機(jī)容錯(cuò)控制方法時(shí)，都是將基波和諧波空間分開考慮，只分析了各自形成的具有同步旋轉(zhuǎn)速度的磁動(dòng)勢(shì)（諧波產(chǎn)生的同次數(shù)的磁動(dòng)勢(shì)），為了簡(jiǎn)化分析，許多文獻(xiàn)都忽略了基波和諧波空間耦合的影響。

本文以五相集中整距繞組感應(yīng)電機(jī)為研究對(duì)象，從磁動(dòng)勢(shì)平衡角度考慮，通過對(duì)比電機(jī)缺相前后的磁動(dòng)勢(shì)，得到轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小時(shí)剩余各相繞組中電流必須滿足的條件，在此基礎(chǔ)上，研究多相電機(jī)的缺相容錯(cuò)控制。

圖1 基于磁動(dòng)勢(shì)分析的五相感應(yīng)電機(jī)容錯(cuò)控制框圖

總結(jié)

本文對(duì)五相集中整距繞組感應(yīng)電機(jī)缺相運(yùn)行進(jìn)行了分析，得出以下結(jié)論：

• 1）通過分析電機(jī)缺相后磁動(dòng)勢(shì)，得到了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小時(shí)剩余各相繞組中電流必須滿足的條件，這是分析多相感應(yīng)電機(jī)容錯(cuò)控制的基礎(chǔ)。
• 2）提出了基于磁動(dòng)勢(shì)平衡分析的容錯(cuò)控制方法。并針對(duì)電機(jī)定子繞組一相開路時(shí)的情形進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文提出的容錯(cuò)控制方法，由于充分考慮了基波和3次諧波之間相耦合帶來的影響，可以大大減小缺相后的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使電機(jī)可繼續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行。

另外，本文中僅分析了電機(jī)一相繞組開路時(shí)的情形，對(duì)于多相繞組開路時(shí)的情形，需要求解電流滿足條件的最優(yōu)解。同時(shí)，缺相后電流控制的具體實(shí)現(xiàn)過程也是直接關(guān)系到容錯(cuò)控制效果的一個(gè)重要方面。