[发明专利]一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化方法

说明书

本发明属于电机故障优化技术领域，公开一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化方法。包括以下步骤：测得高阻抗连接故障下相序电流，并转换为dq0轴电流；结合电机相电压以及相电流计算出电机的输出功率，对功率分析得到二次谐波分量并结合相电流幅值得到故障电阻值；基于故障电阻值并结合定子电阻值以及dq0轴电流，计算出高阻抗连接故障并介入容错之后电机铜损耗；对电机铜损耗进行求导，得到电机高阻抗连接故障下第四桥臂优化后的零序电流；基于第四桥臂注入优化后的零序电流，计算得到电机高阻抗连接故障下最小铜损耗。高阻抗连接故障运行条件下的效率优化控制，有效的降低了高阻抗连接运行时的系统铜损耗，提高系统效率。

技术领域

本发明属于电机故障优化技术领域，具体涉及一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化方法。

背景技术

永磁同步电机系统广泛运用于航空航天伺服系统中。为了提高系统运行效率以及稳定性，航空航天伺服系统广泛地采用三相四桥臂控制拓扑。航空航天领域所使用的伺服电机系统，通常对其运行稳定性要求很高，同时也非常注重系统运行效率等问题。

航空航天伺服电机系统，往往处于长期高强度的运行状态下，过度的铜损耗将会导致热效应过于强烈。而在长期高强度运行中，高阻抗连接等是极其容易出现的运行故障，此时会导致系统运行损耗大幅度增加，严重降低系统运行的效率，损坏机械结构。

目前对于高阻抗估算以及定位的研究已经较为充分，对于降低其运行损耗的方式常采用改变d轴参考电流的方式，但这种方式较本文提出的方式效果欠缺。

为此，提出一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化策略，解决了现有技术中发生高阻抗连接时降低伺服电机运行铜损耗的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种针对高阻连接的三相四线制伺服电机效率优化方法，包括以下步骤:

通过电流传感器测得高阻抗连接故障下电机运行时各相序的电流，并将电机各相序的电流转换为dq0轴坐标系下的电流；

根据高阻抗连接故障下电机相电压以及相电流计算出电机工作时的输出功率，并通过对功率分析，得到二次谐波分量，并结合此时相电流幅值，计算得到发生高阻抗连接故障时的故障电阻值；

基于电机高阻抗连接故障时的故障电阻值，并结合电机定子电阻值以及高阻抗连接故障时dq0轴电流，计算出此时dq0轴坐标系下高阻抗连接故障并介入容错之后的电机铜损耗；

对电机高阻抗连接故障并介入容错之后的电机铜损耗公式进行求导，求解得到电机第四桥臂注入的电流幅值以及电流相位，并带入到电机第四桥臂注入的零序电流表达式，得到电机高阻抗连接故障下第四桥臂优化后的零序电流；

基于第四桥臂注入优化后的零序电流，计算得到电机高阻抗连接故障下最小铜损耗。

进一步地，电机各相序的电流转换为dq0轴坐标系下的电流，方式如下：

其中，i_a、i_b、i_c为电机abc相电流；i_d为d轴电流，i_q为q轴电流；i₀为零序电流，θ为电机角度。

进一步地，高阻抗连接故障下电机工作时的输出功率为：