[发明专利]一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法

权利要求书

1.一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，建立电机电磁仿真模型，仿真六相永磁电机额定工况健康运行下的转矩、磁动势分布和径向力分布，检测电机的振动响应；

步骤2，划分六相永磁电机不同缺相故障类型，分别仿真电机各缺相故障后的转矩及磁动势分布，仿真计算不同缺相故障类型下的径向力分布，仿真验证电机不同缺相故障类型下运行时的振动响应情况；

步骤3，根据不同故障类型下的磁动势分布差异，设计重构各缺相故障类型下的剩余相合成磁动势；

步骤4，根据剩余相合成磁动势重构方案，确定剩余相电流相位角，求解出低振动容错电流表达式；

步骤5，代入已经计算出的低振动容错电流表达式，仿真容错运行下的径向力分布，仿真验证容错运行下的振动响应改善情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，其特征在于，所述的六相永磁电机采用全桥驱动方式进行各相供电，具有高电气隔离性，利于电机故障下的容错控制，永磁电机包括定子铁心、电枢绕组、转子铁心以及永磁体，定子铁心、转子铁心材料为硅钢片，永磁体材料为高剩磁钕铁硼材料，永磁体排列方式可采用磁极表贴式或内置式结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，其特征在于，所述步骤1中，额定工况健康运行下的转矩、磁动势分布和径向力分布仿真采用电磁有限元仿真软件进行数值法计算；对于六相永磁电机，健康运行下对振动起主要贡献的径向力分量为极对数阶2倍频径向力；

健康运行下的磁动势表示为电机的基波绕组函数和电流函数的乘积，其中，电机的基波绕组函数表示为：

电机的电流函数表示为：

电机的单相基波磁动势函数表示为：

以及电机的合成磁动势函数表示为：

其中，n_A,B,C…(θ)为A相到F相的基波绕组函数，N表示定子绕组匝数，C_p表示基波绕组函数计算系数，p表示转子极对数，k表示A相到F相的数字表征，A相到F相分别错开60°，120°，180°，240°，300°以及360°空间相位角；i_A,B,C…为A相到F相的电流函数，θ表示机械位置角，I_m表示电流幅值，ω表示电角速度；f₀为六相合成磁动势，f_k表示单相基波绕组磁动势，其中前半部分表示基波正转磁动势分量，后半部分表示基波反转磁动势分量。

4.根据权利要求1所述的一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，其特征在于，所述步骤1中振动响应主要是振动加速度响应，检测电机的振动响应具体步骤如下：

步骤1.1，对已建立的有限元电机模型进行仿真求解，采集所得的电机定子齿面径向力数据；

步骤1.2，利用结构有限元计算软件，仿真电机的结构有限元模态参数，获取电机的各阶次模态自然频率数据；

步骤1.3，在电机谐响应计算软件中，导入已知的径向力数据和有限元模态参数，耦合计算电机的振动加速度响应，验证径向力和振动加速度的作用关系，明确对振动加速度起主要作用的径向力成分。

5.根据权利要求1所述的一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，其特征在于，所述步骤2中，仿真电机各缺相故障后的转矩及磁动势分布采用电磁有限元仿真软件进行数值法计算，比较不同缺相故障下，基波正转磁动势值以及平均转矩值大小，其中，缺相故障下电机的基波正转磁动势值以及平均转矩表达式为：

其中，f_{fau_forward}表示缺相故障后的基波正转磁动势值，f_{0_forward}表示健康运行下基波正转磁动势值，T_fault表示缺相故障后的平均转矩值，T_e表示健康运行下额定转矩值，m表示缺相故障相数。