多相感應(yīng)電機(jī)缺相運(yùn)行研究.pdf

1、電力推進(jìn)模塊是艦船綜合電力系統(tǒng)中的主要組成部分，是艦船執(zhí)行一切海上任務(wù)的動(dòng)力保證，對(duì)其高可靠性的要求不言而喻。多相感應(yīng)電機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、易于采用低壓功率器件實(shí)現(xiàn)大功率等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為第一代大容量推進(jìn)電機(jī)的典范。當(dāng)多相感應(yīng)電機(jī)繞組或其控制系統(tǒng)的電力電子器件突發(fā)斷路故障時(shí)，如何分析故障電機(jī)的運(yùn)行性能和利用電機(jī)額外的自由度實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)運(yùn)行，已成為各國(guó)學(xué)者競(jìng)相研究的熱點(diǎn)。本文以H橋電壓型逆變器供電的十五相新型感應(yīng)推

2、進(jìn)電機(jī)為研究對(duì)象，分析了電機(jī)發(fā)生不同缺相故障時(shí)的氣隙磁場(chǎng)，深入研究了在對(duì)稱缺相及不對(duì)稱缺相故障下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能，建立了電機(jī)任意缺相運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)電機(jī)不對(duì)稱缺相故障研究了容錯(cuò)電流算法及控制策略，搭建了十五相感應(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)完成了相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證。
　　首先，從產(chǎn)生磁勢(shì)的物理本質(zhì)出發(fā)，應(yīng)用合成電流法，分析了十五相感應(yīng)電機(jī)不同缺相運(yùn)行時(shí)的合成磁勢(shì)。通過求解各次諧波合成正、反序電流，直接求得對(duì)應(yīng)的正、反轉(zhuǎn)諧波磁勢(shì)，從根本

3、上避免了以三角變換為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)磁勢(shì)分析法中多相磁勢(shì)合成時(shí)的繁雜計(jì)算。分析結(jié)果表明，十五相感應(yīng)電機(jī)發(fā)生對(duì)稱缺相故障時(shí)，雖諧波次數(shù)有所增加，但各次諧波磁場(chǎng)仍為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；而發(fā)生不對(duì)稱缺相故障時(shí)，非正弦電流產(chǎn)生的所有次數(shù)的空間磁場(chǎng)均畸變?yōu)闄E圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。根據(jù)缺相后磁場(chǎng)變化的不同特點(diǎn)，將缺相故障分為對(duì)稱缺相和不對(duì)稱缺相兩類。
　　針對(duì)多相感應(yīng)電機(jī)對(duì)稱缺相故障，計(jì)算了缺相后的定、轉(zhuǎn)子參數(shù)，特別引入相繞組與各槽線圈邊間的關(guān)聯(lián)矩陣以及相繞組與

4、各槽線圈間的關(guān)聯(lián)矩陣，分別計(jì)算了電機(jī)在對(duì)稱缺相運(yùn)行時(shí)的定子槽漏抗、諧波漏抗和端部漏抗，建立了多相感應(yīng)電機(jī)對(duì)稱缺相運(yùn)行時(shí)的等值電路，對(duì)缺相后的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明，在忽略飽和且定子電流有效值不超過額定值的前提下，通過調(diào)整機(jī)端電壓和頻率可提高輸出轉(zhuǎn)矩。應(yīng)用此轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)方法，進(jìn)一步計(jì)算得到了十五相感應(yīng)電機(jī)十相、五相對(duì)稱缺相運(yùn)行時(shí)與負(fù)載相適應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。
　　針對(duì)多相感應(yīng)電機(jī)不對(duì)稱缺相故障，在合成電流法的基礎(chǔ)

5、上，得到了非正弦電流產(chǎn)生的基波及諧波正、反轉(zhuǎn)磁勢(shì)在各相繞組中感應(yīng)的正、反序電勢(shì)，結(jié)合電路網(wǎng)絡(luò)理論，引入支路電流與回路電流的關(guān)聯(lián)矩陣，列寫了計(jì)及不同繞組拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的回路電壓方程，通過更改所缺相的電阻值來體現(xiàn)缺相故障，使方程形式統(tǒng)一。對(duì)十五相感應(yīng)電機(jī)不同缺相故障進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)測(cè)基波及三次諧波不對(duì)稱電流與計(jì)算值吻合較好，驗(yàn)證了分析方法的有效性。
　　研究了多相感應(yīng)電機(jī)任意缺相運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，對(duì)現(xiàn)有兩種建模方法進(jìn)行對(duì)比，并在五相感應(yīng)電機(jī)