[发明专利]一种电励磁双凸极电机开路故障容错驱动系统

权利要求书

1.一种电励磁双凸极电机开路故障容错驱动系统，其特征在于，所述系统中：主功率电源为四桥臂变换器驱动电路的母线提供电压，电励磁双凸极电机的三相绕组以开绕组形式连接在所述四桥臂变换器驱动电路上；励磁电源通过不对称半桥变换器连接在所述电励磁双凸极电机的励磁绕组的两端；负载侧储能电容与负载并联；电流传感器检测所述电励磁双凸极电机的三相绕组的相电流并将信号传送给控制器，位置传感器检测位置信息并将信号传送给所述控制器；

当所述控制器通过三相绕组的相电流未检测到所述电励磁双凸极电机存在开路故障时，结合位置信息和电感曲线变化规律、控制所述四桥臂变换器驱动电路中的开关管的导通和关断调整三相绕组的相电流的方向，使得电周期的每个扇区下工作的两个相绕组产生大小相同、方向相反的磁阻转矩以及均为正的励磁转矩，驱动所述电励磁双凸极电机工作在正常运行模式下；

当所述控制器通过三相绕组的相电流检测到所述电励磁双凸极电机存在开路故障时，结合位置信息和电感曲线变化规律、按照开路故障对应的容错控制方式控制所述四桥臂变换器驱动电路中的开关管的导通和关断调整三相绕组的相电流的方向，使得电周期的每个扇区下工作的相绕组产生的总转矩输出为正，驱动所述电励磁双凸极电机工作在容错运行模式下；

其中，所述四桥臂变换器驱动电路的第一桥臂包括上桥臂开关管T1和下桥臂开关管T2，第二桥臂包括上桥臂开关管T3和下桥臂开关管T4，第三桥臂包括上桥臂开关管T5和下桥臂开关管T6，第四桥臂包括上桥臂开关管T7和下桥臂开关管T8；所述电励磁双凸极电机的A相绕组的两端出线端分别连接所述第一桥臂和所述第二桥臂的中间点，B相绕组的两端出线端分别连接所述第二桥臂和所述第三桥臂的中间点，C相绕组的两端出线端分别连接所述第三桥臂和所述第四桥臂的中间点；且所述A相绕组与所述B相绕组的同名端相连，所述B相绕组与所述C相绕组的同名端相连，以电流从绕组的同名端流入为正方向；

所述电励磁双凸极电机的p相绕组产生的输出转矩T_p为：

p相绕组表示A相绕组、B相绕组、C相绕组中的任意一相绕组，i_p是p相绕组的相电流，i_f是励磁电流，L_p是p相绕组的自感，L_pf是p相绕组的励磁互感值，θ是转子位置角；T_pr是p相绕组产生的磁阻转矩且与p相绕组的自感的变化规律相关而与i_p的正负无关，T_pe是p相绕组产生的励磁转矩且与p相绕组的励磁互感值的变化规律和i_p的正负均相关；

所述电感曲线变化规律指示任意时刻三相绕组的自感与励磁互感值的变化规律，则根据所述电感曲线变化规律控制三相绕组的相电流的方向以调整每相绕组产生的输出转矩、从而调整每个扇区下的总转矩输出；

其中，所述电感曲线变化规律指示在一个电周期内：

在电角度[0°，120°]区间的第一扇区内，A相绕组的自感与励磁互感值上升，B相绕组的自感与励磁互感值保持不变，C相绕组的自感与励磁互感值下降；

在电角度(120°，240°]区间的第二扇区内，A相绕组的自感与励磁互感值下降，B相绕组的自感与励磁互感值上升，C相绕组的自感与励磁互感值保持不变；

在电角度(240°，360°]区间的第三扇区内，此时A相绕组的自感与励磁互感值保持不变，B相绕组的自感与励磁互感值下降，C相绕组的自感与励磁互感值上升；

且在任意一个扇区内，p相绕组的励磁互感值的变化率的绝对值大于自感的变化率的绝对值；

则当所述控制器驱动所述电励磁双凸极电机工作在正常运行模式下时：当根据所述位置信息确定处于所述第一扇区内时，所述控制器控制开关管T1、T7、T4导通斩波，其余开关管保持关断，使得A相绕组通入正向的相电流、B相绕组通入正向的相电流、C相绕组通入负向的相电流，A相绕组和C相绕组均产生正的励磁转矩、B相绕组未产生输出转矩；当根据所述位置信息确定处于所述第二扇区内时，所述控制器控制开关管T5、T2导通斩波，其余开关管保持关断，使得A相绕组通入负向的相电流、B相绕组通入正向的相电流，A、B相绕组均产生正的励磁转矩；当根据所述位置信息确定处于所述第三扇区内时，所述控制器控制开关管T3、T8导通斩波，其余开关管保持关断，使得B相绕组通入负向的相电流、C相绕组通入正向的相电流，B、C相绕组均产生正的励磁转矩；

当所述控制器按照第一开路故障对应的容错控制方式，或者，第四开路故障对应的容错控制方式，或者，第五开路故障对应的容错控制方式控制所述四桥臂变换器驱动电路中的开关管的导通和关断时，电周期的每个扇区下仅有对应的一个相绕组工作且产生的总转矩输出为工作的相绕组的输出转矩；其中，第一开路故障为所述第一桥臂上的至少一个开关管发生开路故障或者所述A相绕组发生开路故障；所述第四开路故障为所述第四桥臂上的至少一个开关管发生开路故障或者所述C相绕组发生开路故障；所述第五开路故障为所述B相绕组发生开路故障。