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)的動力保證，對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)簡單、維護(hù)方便、可靠性高、轉(zhuǎn)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(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，如何分析故障電機(jī)的運(yùn)行性能和利用電機(jī)額外的自由度實現(xiàn)容錯運(yùn)行，已成為各國學(xué)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(yīng)推

2、進(jìn)電機(jī)為研究對象，分析了電機(jī)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(yùn)行性能，建立了電機(jī)任意缺相運(yùn)行時的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并針對電機(jī)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(yīng)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)試驗平臺完成了相關(guān)試驗驗證。
　　首先，從產(chǎn)生磁勢的物理本質(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(yīng)的正、反轉(zhuǎn)諧波磁勢，從根本

3、上避免了以三角變換為基礎(chǔ)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(jié)果表明，十五相感應(yīng)電機(jī)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)電機(jī)對稱缺相故障，計算了缺相后的定、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，分別計算了電機(jī)在對稱缺相運(yùn)行時的定子槽漏抗、諧波漏抗和端部漏抗，建立了多相感應(yīng)電機(jī)對稱缺相運(yùn)行時的等值電路，對缺相后的電機(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)一步計算得到了十五相感應(yīng)電機(jī)十相、五相對稱缺相運(yùn)行時與負(fù)載相適應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。
　　針對多相感應(yīng)電機(jī)不對稱缺相故障，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)磁勢在各相繞組中感應(yīng)的正、反序電勢，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。對十五相感應(yīng)電機(jī)不同缺相故障進(jìn)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(yīng)電機(jī)任意缺相運(yùn)行時的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，對現(xiàn)有兩種建模方法進(jìn)行對比，并在五相感應(yīng)電機(jī)