断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

陈文汉 孙 丹 王铭泽

断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

陈文汉 孙 丹 王铭泽

（浙江大学电气工程学院 杭州 310027）

共直流母线型开绕组永磁同步电机系统由于双逆变器供电且存在零序回路，具有一定的容错能力，但控制中需考虑零序电流的影响。然而当永磁同步电机发生单相断相故障后，原电机模型不再适用，若继续沿用断相前控制策略，将导致电机转矩脉动变大、控制性能变差。该文根据开绕组永磁同步电机断相后的系统特性，重新设计坐标变换矩阵，得到新坐标变换下的dq轴电机数学模型。新的转矩方程表达简洁、转矩控制方便，同时新的电压方程也相互解耦，因此电流预测计算量小，且控制更加准确。为提高电流控制性能，断相前后均采用三矢量模型预测控制策略。考虑到断相后的基本电压矢量将发生变化，重新构建了断相系统拓扑下新的电压矢量平面并基于新的基本电压矢量计算电压矢量占空比。实验结果证明了所提方法的有效性和优越性。

开绕组永磁同步电机 模型预测控制 断相故障 容错控制

0 引言

永磁同步电机（Permanent MagnetSynchronous Machine, PMSM）具有高效率、高功率密度等优点，被广泛应用于军工、国防、现代工业中[1-2]。然而，在一些恶劣的工作环境下，电机会出现多种故障。其中，由绕组端部断线、供电不稳等问题造成的电机断相是最常见的故障之一[3-4]。一旦电机单相绕组断开，三相电流不再对称，若不改变控制策略会引起转矩脉动增大，控制性能下降，甚至危及系统安全，因此必须采用合适的容错控制策略[5-6]。……