电磁轴承绕组回路容错控制方法

专利名称：一种考虑磁阻转矩的三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法
专利类型：发明专利
发明人：刘国海,朱迪,赵文祥,陈前,徐高红
申请号：CN201710197624.0
申请日：20170329
公开号：CN106972806A
公开日：
20170721
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种考虑磁阻转矩的三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法，包括如下步骤：建立三相容错内置式永磁电机模型；推导出某一相开路情况下，利用磁阻转矩的容错电流；基于滞环发波，完成正常情况下，基于虚拟信号注入法的最大转矩电流比控制；基于滞环发波，完成i ＝0控制下的容错；结合所推导出的容错电流以及虚拟信号从注入法，完成一相开路条件下，磁阻转矩的利用。

本发明在对电机进行一相开路容错控制的基础上，考虑利用内嵌式永磁同步电机的磁阻转矩，与i＝0控制相比，在输出相同转矩的条件下，减小了容错电流幅值，从而降低了铜耗。

申请人：江苏大学
地址：212013 江苏省镇江市京口区学府路301号
国籍：CN
更多信息请下载全文后查看。

微电机MICROMOTORS Voe.54.No.4 Apo.2021第54卷第4期2021年4月开绕组永磁电机开路故障分析及容错控制董新伟1,鹿文蓬1,吕康飞2 ,容士兵3(1.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221000； 2.淮阴师范学院物理与电子电气工程学院，江苏淮安223300；3.中石油集团长城钻探工程有限公司国际钻井公司，北京100000)摘要：采用共直流母线拓扑结构的开绕组同步电机近些年受到了广泛关注，单相桥臂开路是该类电机最容易发生的故障之一，为了提高电机的容错运行能力，同时改善系统动态运行的性，分析了缺相时，在电机仍能运行的情况下相电流的幅值及相位满足条件。

根电机的拓扑结构，设计了以SPWM控制的两相驱动器，提出了一种新型容错驱动方案$在满足不同相容错运行的同时，简化了控制过程，了输出电流$最后利用Ml/b/Simulmk，对搭建的同步电机模型进行，验证了所提出容错运行方案的可行性。

关键词：开绕组永磁同步电机；容错运行；开路故障；Simulink仿真中图分类号：TM351；TM341；TP273文献标志码：A文章编号：1001-6848(2021)04-0080-05 Open-circuid Fault Analysis and Fault-tolerant Control of OW-PMSMDONG Xinw-1，LU Wenpeng1，LYU Kangfei2，RONG Shiding3(1.School of Electrical and Powes Enginering，China Uni%rsit0of Mining and Tchnology，X*zhog Jiangsu，221000，China；2.College ef Physics and Electronic Electrical Enginering H*agia NormaO Innersity，H*aM an，223300，China；PC Great Wall Drilling Engineering Co.，Lt0.，In0rna0onaO Drilling Company，Begng100000，China)Abstracr:Open-winding synchronous motors with a common DC bus topology have received widespread aW tention in recent years.SingU-phaso open-circuit bridge a/ns are one of the most pone to failures of this type of motor.In order to improve the fault-tolerant operation capabilita of the motor and impovv the dynam­ic operation of the system s/bOity,the amplitude and phase of the remaining two-phase currents are analyzed under the condition that the phase failure occurs and the motor con still on.According to the topology of the open-winding pe/nanent magnel motor，a two-phase driver controlled by SPWM was design-d，and a new oauet-toeeoantdooeongLchemewaLpoopoLed.WhoeeLatooyongtheoauet-toeeoantopeoatoon oodo o eoentphaLe open coocuotoauet，thecontooepooce L waLLompeoooed，and theoutputcu o enthaomonoccontentwaLLognooo-canteyoeduced.Fona e y，Mateab sSomueonk waLuLed toLomueatethemodeeooopen-wondongpeomanentmagnet LynchoonouLmotoo，and theoeaLoboeotyoothepoopoLed oauet-toeeoantopeoatoon LchemewaLeeooooed.Key words:open wondongpeomanentmagnetLynchoonouLmotoo；oau e t-to ee oan tope oa toon；open oauet；Som-ueonk Lomueatoon0引言在工业时代的今天，随着石油等不可再生资源的消耗以及的，更加色节能、｛I的出行方式被越来越多的$在这种下，电动汽车行业的发展进入了一个新的$电动汽车最的部件之一便是它的电机及驱动系统。

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910317971.1(22)申请日 2019.04.19(71)申请人 微控物理储能研究开发（深圳）有限公司地址 518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新南区粤兴三道虚拟大学园产业化大楼A区A605-607-M(72)发明人 王智洋　刘杰　张庆源　(74)专利代理机构 深圳国新南方知识产权代理有限公司 44374代理人 周雷(51)Int.Cl.F16C 32/04(2006.01)(54)发明名称无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法(57)摘要本发明涉及磁轴承线圈电流控制技术领域，具体涉及一种无偏置磁轴承线圈控制电路及控制方法。

该控制电路包括：第一通断控制模块、第二通断控制模块、第一线圈(譬如轴承的正向线圈)电路模块和第二线圈(譬如轴承的负向线圈)电路模块，在传统的电路中，不同线圈中的电流独立控制，导致电力电子器件频繁高频运作，降低系统的可靠性，减慢了控制闭环的动态响应，并大大增加了控制策略的复杂度。

本发明的控制电路中不同线圈中的电流统一控制，不需要控制环间相互协调，大大简化了无偏置磁轴承线圈的控制电路结构及磁轴承线圈中电流的控制策略，降低了控制电路的复杂度同时提高了磁轴承系统的动态响应以及可靠性。

权利要求书2页 说明书5页 附图2页CN 110107593 A 2019.08.09C N 110107593A权　利　要　求　书1/2页CN 110107593 A1.一种无偏置磁轴承线圈控制电路，其特征在于，该控制电路包括：第一通断控制模块，一端连接电源正极，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；第二通断控制模块，与所述第一通断控制模块间隔设置，一端连接电源的输出端，另一端连接电源负极或接地，用于控制电源正极输出的电流输入到电路中或电路中的电流输出到电源负极或接地；设于所述第一通断控制模块和第二通断控制模块之间的依次串联的第一线圈电路模块和第二线圈电路模块，所述第一线圈电路模块的一端连接所述第一通断控制模块，所述第一线圈电路模块的另一端与所述第二线圈电路模块的一端串联，所述第二线圈电路模块的另一端连接所述第二通断控制模块，所述第一线圈电路模块包括：第一线圈和与所述第一线圈并联的第一二极管，所述第二线圈电路模块包括：第二线圈和与所述第二线圈并联的第二二极管；导通第二线圈中的电流时，控制第一通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第一二极管，绕过第一线圈，流向第二线圈，同时控制第二通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地；导通第一线圈中的电流时，控制第二通断控制模块将电源正极输出的电流输入到电路中，流经第二二极管，绕过第二线圈，流向第一线圈，同时控制第一通断控制模块将电路中的电流输出到电源负极或接地。

基于反馈线性化和保性能控制的轴向磁轴承单侧线圈故障容错控制魏彤;刘云波【摘要】针对轴向永磁偏置磁轴承一侧线圈无电流时磁轴承承载能力下降且非线性增强的情况,提出一种反馈线性化与保性能控制相结合的组合容错控制策略来提高轴向磁轴承在故障情况下的承载能力并使其能在承重时稳定悬浮转子.首先,建立了故障情况下后轴向磁轴承-转子系统的非线性动力学模型,通过反馈线性化方法使系统大范围线性化.然后,在考虑参数摄动的基础上设计最优保性能控制器使转子稳定悬浮.最后,在轴向一侧线圈无电流的永磁偏置磁悬浮转子上进行了多项实验.实验结果表明,所设计的组合容错控制器实现了承重情况下转子的稳定悬浮,摄动最大的参数变化约35％时位移跳动量峰值为2.6 μm,超调量小于3％,调节时间为82 ms.结果验证了该方法不仅能实现容错控制,而且具有良好的动静态性能及鲁棒性.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2014(022)003【总页数】9页(P695-703)【关键词】磁轴承;容错控制;反馈线性化;保性能控制【作者】魏彤;刘云波【作者单位】北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TH133.31 引言磁轴承具有无摩擦、不需润滑、高精度、长寿命等优点，从根本上改变了传统的机械支承形式［1，2］，被广泛应用于飞轮、控制力矩陀螺等航天领域设备中。

然而，磁轴承系统结构复杂，单个磁轴承控制通道损坏即会导致磁轴承系统整体失效，可靠性问题成为制约其广泛应用的一大障碍［3］。

采用容错控制是提高磁轴承系统可靠性的一种有效方法。

本文研究的是轴向永磁偏置磁轴承线圈的容错控制。

永磁偏置磁轴承采用永磁体代替偏置电流提供偏置磁场，可以大幅度降低功耗，在一些磁悬浮支承的场合得到了广泛应用，其线圈绕制结构采用同极串联对极并联的方式，为轴向线圈容错控制提供了可行性。