五相永磁同步电机缺相容错控制与三次谐波抑制

本文主要探讨了非正弦反电势五相永磁同步电机(PMSM)在发生缺相故障时的容错矢量控制策略。对于多相电机，特别是五相PMSM，其优势在于能够提供低压大功率输出、高可靠性和容错运行能力，适用于多种关键应用领域。在电机发生缺相故障时，容错控制策略允许系统降额继续运行，无需硬件改动。 文中引用了多项研究，针对非正弦反电动势五相PMSM的缺相故障，研究者们主要通过降阶解耦模型和磁场定向控制(FOC)进行容错控制。一种方法是通过构建降阶Clark变换矩阵建立故障后的解耦模型，虽然这种方法可以保持转矩和电压方程的一致性，但三次谐波的存在会导致转矩脉动。另一种尝试是利用滑模控制来抑制转矩脉动，但这可能导致系统抖动且控制器设计复杂。文献中还提到了三次谐波电流注入法，通过瞬时功率理论和电机反电动势信息来消除转矩脉动，但这种方法的计算过程复杂，不适合在线生成参考电流信号。 针对电流参考信号的跟踪问题，文中比较了几种不同的控制策略，如滞环控制和传统的PI控制器。滞环控制虽能消除直流稳态误差，但可能导致开关频率不稳定和电流谐波增加；PI控制器则难以精确跟踪交流电流信号。比例谐振(Proportional resonance, PR)控制器被提及为一种有效的交流参考信号跟踪工具，但它对单一频率信号的补偿能力有限。 在五相PMSM缺一相故障的背景下，文章提出了通过基波空间和三次谐波空间的降阶变换矩阵来建立转矩方程，并分析了如何选择三次谐波电流注入率以消除转矩脉动，同时考虑了最小铜耗和最大转矩的原则。这表明了在容错控制中，不仅需要有效抑制转矩脉动，还需要优化电机性能，降低损耗。 这篇文档详细讨论了五相PMSM容错矢量控制的关键技术和挑战，包括解耦模型、转矩脉动抑制、电流参考信号跟踪以及谐波电流注入策略，旨在提升电机在故障条件下的稳定性和效率。这些技术对于提高多相电机系统的整体性能和可靠性至关重要。