多相感應電機缺相運行研究.pdf

1、電力推進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)行一切海上任務的動力保證，對其高可靠性的要求不言而喻。多相感應電機因具有結構簡單、維護方便、可靠性高、轉矩脈動低、易于采用低壓功率器件實現(xiàn)大功率等優(yōu)點，現(xiàn)已成為第一代大容量推進電機的典范。當多相感應電機繞組或其控制系統(tǒng)的電力電子器件突發(fā)斷路故障時，如何分析故障電機的運行性能和利用電機額外的自由度實現(xiàn)容錯運行，已成為各國學者競相研究的熱點。本文以H橋電壓型逆變器供電的十五相新型感應推

2、進電機為研究對象，分析了電機發(fā)生不同缺相故障時的氣隙磁場，深入研究了在對稱缺相及不對稱缺相故障下的穩(wěn)態(tài)運行性能，建立了電機任意缺相運行時的動態(tài)數(shù)學模型，并針對電機不對稱缺相故障研究了容錯電流算法及控制策略，搭建了十五相感應電機調速系統(tǒng)試驗平臺完成了相關試驗驗證。
　　首先，從產(chǎn)生磁勢的物理本質出發(fā)，應用合成電流法，分析了十五相感應電機不同缺相運行時的合成磁勢。通過求解各次諧波合成正、反序電流，直接求得對應的正、反轉諧波磁勢，從根本

3、上避免了以三角變換為基礎的傳統(tǒng)磁勢分析法中多相磁勢合成時的繁雜計算。分析結果表明，十五相感應電機發(fā)生對稱缺相故障時，雖諧波次數(shù)有所增加，但各次諧波磁場仍為圓形旋轉磁場；而發(fā)生不對稱缺相故障時，非正弦電流產(chǎn)生的所有次數(shù)的空間磁場均畸變?yōu)闄E圓形旋轉磁場。根據(jù)缺相后磁場變化的不同特點，將缺相故障分為對稱缺相和不對稱缺相兩類。
　　針對多相感應電機對稱缺相故障，計算了缺相后的定、轉子參數(shù)，特別引入相繞組與各槽線圈邊間的關聯(lián)矩陣以及相繞組與

4、各槽線圈間的關聯(lián)矩陣，分別計算了電機在對稱缺相運行時的定子槽漏抗、諧波漏抗和端部漏抗，建立了多相感應電機對稱缺相運行時的等值電路，對缺相后的電機輸出轉矩調節(jié)方法進行了深入研究。研究結果表明，在忽略飽和且定子電流有效值不超過額定值的前提下，通過調整機端電壓和頻率可提高輸出轉矩。應用此轉矩調節(jié)方法，進一步計算得到了十五相感應電機十相、五相對稱缺相運行時與負載相適應的最大輸出轉矩。
　　針對多相感應電機不對稱缺相故障，在合成電流法的基礎

5、上，得到了非正弦電流產(chǎn)生的基波及諧波正、反轉磁勢在各相繞組中感應的正、反序電勢，結合電路網(wǎng)絡理論，引入支路電流與回路電流的關聯(lián)矩陣，列寫了計及不同繞組拓撲結構的回路電壓方程，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。對十五相感應電機不同缺相故障進行試驗，實測基波及三次諧波不對稱電流與計算值吻合較好，驗證了分析方法的有效性。
　　研究了多相感應電機任意缺相運行時的動態(tài)數(shù)學模型，對現(xiàn)有兩種建模方法進行對比，并在五相感應電機