賈少鋒,劉紫薇,梁得亮

(1.西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,710049,西安;2.西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,710049,西安)

三相電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)活動(dòng)。但在極端工況下,三相電機(jī)出現(xiàn)缺相故障后,電動(dòng)機(jī)空間中的磁場(chǎng)分布將發(fā)生畸變,使電機(jī)停轉(zhuǎn),從而威脅系統(tǒng)安全。相較于三相電機(jī),多相電機(jī)繞組相數(shù)更多,增加了自由度,因而不需改變逆變器的結(jié)構(gòu),只需改變控制策略,便可使多相電機(jī)在故障條件下安全運(yùn)行,可見,多相電機(jī)的容錯(cuò)性能更佳。此外多相電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值小、低電壓下可提供大功率等優(yōu)點(diǎn)。

多相電機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于航空航天、艦船推進(jìn)、電力牽引等領(lǐng)域[1-3]。作為電力推動(dòng)裝置中的核心部件,電機(jī)的可靠性是執(zhí)行各類工業(yè)任務(wù)的前提。在復(fù)雜的工況下,電機(jī)系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生故障,需要采取合適的容錯(cuò)控制策略使電機(jī)在故障條件下仍能正常運(yùn)行,這對(duì)系統(tǒng)的安全性至關(guān)重要。1980年,電機(jī)可靠性領(lǐng)域的開拓者Slijka報(bào)道了容錯(cuò)控制策略的相關(guān)成果[4]。此后,容錯(cuò)控制成為自動(dòng)控制學(xué)術(shù)論壇中的關(guān)鍵議題[5]。

電機(jī)系統(tǒng)故障類型見圖1?？梢钥闯?多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中常見的故障可大致分為三類:電機(jī)繞組故障、功率變換器故障、傳感器故障。其中,傳感器故障主要包括位置傳感器故障、電流傳感器故障與電壓傳感器故障,這些故障可通過維修或者傳感器冗余進(jìn)行解決;電機(jī)繞組故障主要包括繞組開路故障、匝間短路故障,其中繞組開路故障較為常見;功率變換器故障是電機(jī)系統(tǒng)中最常發(fā)生的故障,可分為功率開關(guān)管的直通故障和斷路故障。發(fā)生直通故障時(shí),可通過串聯(lián)熔斷器將故障相從系統(tǒng)中切除,從而將直通故障轉(zhuǎn)換為斷路故障。故在電機(jī)系統(tǒng)可能發(fā)生的故障中,缺相故障占大多數(shù),因此,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)電機(jī)系統(tǒng)缺相故障容錯(cuò)控制策略研究較多,對(duì)短路故障研究較少。

與三相電機(jī)相比,多相電機(jī)具有更高自由度。當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí),可通過對(duì)剩余健康相電流進(jìn)行重構(gòu)[6],即利用不同的原則對(duì)容錯(cuò)參考電流進(jìn)行計(jì)算,隨即選擇合適的電流控制器進(jìn)行電流跟蹤,使故障后電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)平滑輸出,從而減少故障對(duì)系統(tǒng)的影響。本文通過對(duì)近年的多相電機(jī)容錯(cuò)控制研究進(jìn)行分析,對(duì)多相電機(jī)故障后的穩(wěn)態(tài)分析方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹;分析了目前多相電機(jī)容錯(cuò)控制策略,主要分類及內(nèi)容見圖2;介紹了容錯(cuò)參考電流的優(yōu)化約束方法;討論了各電流跟蹤控制算法的優(yōu)缺點(diǎn),簡(jiǎn)要介紹了電機(jī)故障條件下的直接轉(zhuǎn)矩控制及兩種矢量解耦方法;最后對(duì)容錯(cuò)控制技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

圖2 多相電機(jī)容錯(cuò)控制策略Fig.2 Fault-tolerant control strategy for multiphase machines

1 多相電機(jī)故障后的穩(wěn)態(tài)分析方法

多相電機(jī)故障后的穩(wěn)態(tài)分析方法主要包括相坐標(biāo)法、多回路法、對(duì)稱分量分析法、電磁場(chǎng)有限元分析法。其中,由于相坐標(biāo)法求解過程十分復(fù)雜,故較少采用此方法對(duì)電機(jī)故障進(jìn)行研究[7];多回路分析法全面考慮繞組的空間排布、連接方式及氣隙磁場(chǎng)的空間諧波等因素,故準(zhǔn)確性和通用性較好[8-9];對(duì)稱分量分析法將發(fā)生缺相故障的多相電機(jī)的剩余正常相繞組不對(duì)稱電流分成正序、負(fù)序和零序電流分別進(jìn)行計(jì)算,再將對(duì)應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行疊加,進(jìn)而得到相分量。電磁場(chǎng)有限元分析方法的基本思想是將問題的求解域劃分為有限個(gè)互不重疊的單元,單元之間僅靠節(jié)點(diǎn)連接,整個(gè)求解域內(nèi)的解可以看作是由所有單元上的近似解構(gòu)成[10]。有限元分析方法的計(jì)算過程耗時(shí)較長(zhǎng),物理概念較不清晰。

電機(jī)發(fā)生故障后,對(duì)故障進(jìn)行分析并計(jì)算電機(jī)各工況下的電磁特性是一個(gè)重要的環(huán)節(jié),這為容錯(cuò)控制策略的制定提供了基礎(chǔ)。

2 多相電機(jī)容錯(cuò)電流重構(gòu)原則

為了保證電機(jī)故障后的合理運(yùn)行,常用的方法是重新控制剩余的健康相電流。目前,已有許多學(xué)者根據(jù)不同的原則與約束條件對(duì)故障后的參考電流進(jìn)行了推導(dǎo)。常見的原則包括故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t和故障瞬間轉(zhuǎn)矩不變?cè)瓌t。

2.1 故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t

Lipo針對(duì)奇數(shù)相電機(jī)和偶數(shù)相電機(jī),基于磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t,推導(dǎo)了由于逆變器中某一分支的晶體管的斷路,或是電機(jī)一相繞組斷路造成的單相斷路故障發(fā)生后,各健康相電流的容錯(cuò)表達(dá)式,為后續(xù)的研究奠定了良好的理論基礎(chǔ)[11]。趙文祥等研究了五相容錯(cuò)式磁通切換電機(jī)容錯(cuò)控制策略,建立了磁動(dòng)勢(shì)方程,推導(dǎo)出單相和雙相故障時(shí)的容錯(cuò)控制策略。該電機(jī)在容錯(cuò)狀態(tài)下保持了較好的轉(zhuǎn)矩性能,具有較好的靜動(dòng)態(tài)性能[12]。吳一豐等提出了一種六相永磁磁通切換電機(jī),該電機(jī)有良好的功率和轉(zhuǎn)矩特性,同時(shí)可以在故障時(shí)實(shí)現(xiàn)故障相的隔離和短路電流的抑制。針對(duì)缺相故障提出了一種基于磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t的容錯(cuò)電流優(yōu)化方法,在降低故障后轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的同時(shí),優(yōu)化了轉(zhuǎn)矩銅損比,同時(shí)針對(duì)短路故障提出了一種故障的分解補(bǔ)償策略,避免了在線計(jì)算帶來的復(fù)雜性,結(jié)果體現(xiàn)了該策略在兩種故障狀態(tài)下均有良好的容錯(cuò)特性[13]。

以下闡述電機(jī)故障后基于磁動(dòng)勢(shì)不變的健康相容錯(cuò)電流計(jì)算過程,以五相電機(jī)為例,磁動(dòng)勢(shì)為

Fm=kNsIA+aNsIB+a2NsIC+a3NsID+a4NsIE

(1)

(2)

式中:I為相電流有效值;θ為相角,θ=ωt+φ,φ為初相角;ω為電源角頻率;j為虛數(shù)單位。

假設(shè)A相繞組發(fā)生開路故障,則式(2)中磁動(dòng)勢(shì)的實(shí)部和虛部分別表示為

(3)

(4)

為了減少式(3)、式(4)的兩個(gè)自由度,設(shè)

(5)

從而得到故障前后的相電流矢量變化如圖3所示,故障后健康相的各電流為

圖3 故障前后相電流矢量變化Fig.3 Phase current vector before and after fault

(6)

(7)

需要說明的是,對(duì)于繞組分布不同的電機(jī),基于故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變的容錯(cuò)控制策略控制效果差別較大,該策略不適用于繞組非正弦分布的電機(jī)。

2.2 故障瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩不變?cè)瓌t

除了保持故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變的原則求解容錯(cuò)參考電流外,還可根據(jù)故障瞬間轉(zhuǎn)矩不變進(jìn)行容錯(cuò)參考電流的求解,即存在3個(gè)約束條件:故障前后電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩保持不變,故障相電流為零,剩余健康相電流之和為零。

2.2.1 拉格朗日乘數(shù)法 利用拉格朗日乘數(shù)法可以在約束域內(nèi)對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行最優(yōu)解的求取。該方法可運(yùn)用于不同繞組結(jié)構(gòu)的五相永磁同步電機(jī)[14-15]。文獻(xiàn)[14]針對(duì)五相永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的開路故障,提出了一種廣義最優(yōu)容錯(cuò)控制方法。該方法以開路故障下轉(zhuǎn)矩不變?yōu)槟繕?biāo),考慮了星形接線的單相、雙相故障、五邊形和五角星接線的三相故障,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了銅耗最小。該方法的目標(biāo)函數(shù)為

(8)

式中:p1(i)、p2(i)為拉格朗日算子,需要說明的是,p1是標(biāo)量,p2是矢量;i為相電流矩陣;k為反電動(dòng)勢(shì)矩陣;F為表示電機(jī)故障類型的故障矩陣。式(8)右邊表示最優(yōu)控制需滿足銅耗最小、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小、代表相電流和為零的約束條件。

對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo),可得

(9)

從式(8)(9)可求解出拉格朗日算子

(10)

(11)

(12)

(13)

由式(5)可以求得容錯(cuò)電流為

(14)

采取拉格朗日乘數(shù)法求解容錯(cuò)電流,可以根據(jù)性能需求選擇相應(yīng)的約束條件。但是該方法運(yùn)算過程復(fù)雜,對(duì)于被控電機(jī)的參數(shù)依賴性較強(qiáng),且不能保證全局最優(yōu)解。

2.2.2 瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩法 文獻(xiàn)[16]考慮了反電動(dòng)勢(shì)中二次諧波對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的影響,基于瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩不變的原則討論了一相開路故障和短路故障的容錯(cuò)控制策略。由各相反電動(dòng)勢(shì)和電流乘積之和與電機(jī)旋轉(zhuǎn)角速度的比值得到故障瞬間轉(zhuǎn)矩表達(dá)式,根據(jù)故障前后的轉(zhuǎn)矩平均值不變及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)為零為原則,計(jì)算出故障下的容錯(cuò)電流,從而實(shí)現(xiàn)故障后轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小的控制性能。在短路故障發(fā)生時(shí),采用短路故障分解法,可避免復(fù)雜的在線計(jì)算。

2.2.3 瞬時(shí)功率守恒 2008年,美國的Parsa等學(xué)者基于瞬時(shí)功率平衡理論,針對(duì)繞組開路故障這一最常見的電機(jī)運(yùn)行故障,提出了一種五相永磁電機(jī)的容錯(cuò)控制策略。該控制策略在瞬時(shí)功率平衡理論的基礎(chǔ)上,根據(jù)定子銅損最小和輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小的約束條件,推導(dǎo)并計(jì)算了n相永磁電機(jī)最優(yōu)的容錯(cuò)電流,并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性,該方法由于其非迭代的特點(diǎn),避免了大量計(jì)算[17]。

文獻(xiàn)[18]針對(duì)多相電機(jī)多種故障的容錯(cuò)控制策略展開了討論,包括短路故障、缺相故障以及缺相和短路相結(jié)合的故障,其中一相開路時(shí)其對(duì)相開路對(duì)系統(tǒng)的安全性影響非常大;基于功率守恒原則,利用相量法分析了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),從而提出了一種容錯(cuò)電流優(yōu)化策略;實(shí)驗(yàn)表明,利用該容錯(cuò)控制策略在以上3種故障情況下,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的標(biāo)幺值分別為0.210、0.242、0.341,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的強(qiáng)容錯(cuò)性能。楊貴杰教授課題組根據(jù)瞬時(shí)功率守恒原理,提出了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)最小的容錯(cuò)控制策略,從最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩電流比兩個(gè)方面進(jìn)行了控制策略的優(yōu)化[19]。其分析過程如下。

根據(jù)瞬時(shí)功率平衡原則,各相反電動(dòng)勢(shì)與相電流乘積與輸出功率相等,其表達(dá)式為

P=Teω=eAiA+eBiB+eCiC+eDiD+eEiE=

2.5Em1Im1+2.5Em3Im3

(15)

式中:Im1、Im3分別為相電流基波幅值與三次諧波幅值;Em1、Em3分別為相反電動(dòng)勢(shì)基波幅值與三次諧波幅值。

當(dāng)A相缺相時(shí),瞬時(shí)功率

2Em1Im1+2Em3Im3-0.5Em1Imlcos(2ωt)-

0.5Em3Im3cos(6ωt)-0.5(Em1Im3+

Em3Im1)[cos(4ωt)+cos(2ωt)]

(16)

為了提高故障后電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,設(shè)定缺相故障發(fā)生于五相永磁電機(jī)的定子A相繞組,其故障后電流為0,其余正常相電流的基波和三次諧波分量保持幅值相等,且呈對(duì)稱分布,其表達(dá)式為

(17)

(18)

根據(jù)故障后脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零的原則,得容錯(cuò)電流

(19)

3 容錯(cuò)電流優(yōu)化約束方法

故障后的補(bǔ)償電流求解是一個(gè)多解問題,可以通過添加約束得到唯一解。為了在某一方面取得最佳性能,可根據(jù)不同的優(yōu)化約束重新生成剩余的電流參考信號(hào),如最小銅損耗(ML)約束和最大轉(zhuǎn)矩(MT)約束。

3.1 最小銅損(ML)約束

在開相故障期間,需要調(diào)整電流參考值,以提供無波紋的扭矩,這可能導(dǎo)致故障后相電流比額定電流大,產(chǎn)生過熱。如果故障后運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng),則絕緣性能惡化。為了不損壞驅(qū)動(dòng)器,需要限制故障后的相電流以保證電機(jī)故障后的合理運(yùn)行。常用的方法是在保持故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變的原則之上,加入最小銅損約束,從而求解故障后健康相的電流。

文獻(xiàn)[17]針對(duì)n相永磁電機(jī)提出了ML策略,其中優(yōu)化問題采用拉格朗日乘子法求解,目標(biāo)函數(shù)的目的是使損耗最小化。但是以最小定子銅耗(ML)為約束條件生成的參考電流存在幅值不相等的問題,從而限制了輸出轉(zhuǎn)矩,即無法輸出最大轉(zhuǎn)矩。

3.2 最大轉(zhuǎn)矩(MT)約束

利用MT策略,可以在故障后獲得最寬的速度運(yùn)行范圍,但同時(shí)以較高的銅損耗為代價(jià)。文獻(xiàn)[20]和[21]提出了多相感應(yīng)電機(jī)的MT策略,采用最大輸出轉(zhuǎn)矩原則進(jìn)行電流優(yōu)化計(jì)算,得到相等的相電流基波有效值。

3.3 全范圍ML(FRML)約束

最小銅損約束與最大轉(zhuǎn)矩約束的主要缺點(diǎn)是,沒有實(shí)現(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)矩范圍的最小定子繞組損耗。由于焦耳損耗是電機(jī)的主要損耗類型之一,因此開發(fā)一種在轉(zhuǎn)矩運(yùn)行范圍內(nèi)最大化驅(qū)動(dòng)效率的策略很重要。近幾年,有學(xué)者提出全范圍ML(FRML)標(biāo)準(zhǔn),其是ML和MT標(biāo)準(zhǔn)之間的混合MLMT組合[22-23]。該方法綜合了ML、MT的優(yōu)點(diǎn),即在每一個(gè)參考轉(zhuǎn)矩下保證最小銅損。

文獻(xiàn)[23]針對(duì)單相開路故障情況下,繞組呈正弦分布的多相電機(jī),提出了一種全范圍最小損耗(FRML)故障后的容錯(cuò)控制策略,使整個(gè)電機(jī)的損耗最小,并且利用FRML策略對(duì)不同類型、不同相數(shù)、不同繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)進(jìn)行控制。

4 容錯(cuò)電流跟蹤控制方法

圖4 滯環(huán)寬度控制法原理圖Fig.4 Principle of hysteresis width control method

文獻(xiàn)[24-25]采用電流滯環(huán)控制,但這些控制器存在開關(guān)損耗大、電流紋波大、開關(guān)頻率不固定導(dǎo)致電磁兼容問題等缺點(diǎn)。

比例積分諧振(PIR)控制是一種跟蹤交流參考信號(hào)的有效控制策略,理論上PR控制器可實(shí)現(xiàn)交流信號(hào)的無靜差跟蹤控制。文獻(xiàn)[26]將PR控制器引入五相感應(yīng)電機(jī)的控制器中,在相坐標(biāo)系下對(duì)交流信號(hào)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤。文獻(xiàn)[27]將PR控制算法推廣到九相異步電機(jī)中,具有良好的暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)性能。

此外,磁場(chǎng)定向控制、直接轉(zhuǎn)矩控制及模型預(yù)測(cè)控制需要以直流量為參考量。磁場(chǎng)定向控制策略基于空間矢量原理和解耦矩陣,可實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)矩控制特性[28-38]。當(dāng)出現(xiàn)缺相故障時(shí),實(shí)現(xiàn)解耦矢量控制的方法主要有兩種。第一種為使用故障前的變換矩陣,即正常的解耦變換矩陣[28]。這種方法應(yīng)用于電流控制時(shí)較為簡(jiǎn)單,且故障情況下的模型與故障前相同,穩(wěn)態(tài)α-β電流參考值保持圓形。然而,該方法應(yīng)用于電壓控制時(shí),由于A相存在反電動(dòng)勢(shì),故將增加控制策略的復(fù)雜度。第二種為使用降階解耦變換矩陣,避免涉及故障相的電壓電流[30-39]。文獻(xiàn)[36-37]使用了降階變換矩陣,其中,變換矩陣保留了正交性,然而造成了模型的不對(duì)稱性,穩(wěn)態(tài)α-β參考電流變?yōu)闄E球形,模型參數(shù)也隨時(shí)間變化。針對(duì)上述問題,文獻(xiàn)[38]采用一種針對(duì)五相電機(jī)的非正交降階解耦變換矩陣,如式(20)所示,可以實(shí)現(xiàn)故障后情況下的模型與故障前相同,穩(wěn)態(tài)α-β電流參考值保持圓形。解耦矢量控制方案計(jì)算量小,無需跟蹤交變量,通過控制諧波空間分量可以使電機(jī)繞組流過與理論計(jì)算一致的容錯(cuò)電流。

[T4]=

(20)

除了磁場(chǎng)定向控制之外,直接轉(zhuǎn)矩控制同樣具有良好的控制性能。相比磁場(chǎng)定向控制,直接轉(zhuǎn)矩控制策略可直接在定子靜止坐標(biāo)下建立控制算法模型,基本不需要位置傳感器,提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。文獻(xiàn)[39-40]將用于五相感應(yīng)電機(jī)正常運(yùn)行狀態(tài)下的直接轉(zhuǎn)矩控制方法推廣到缺相故障運(yùn)行狀態(tài)中。此外,文獻(xiàn)[41-43]中也提出了基于直接轉(zhuǎn)矩控制的感應(yīng)電機(jī)容錯(cuò)控制策略。但上述研究都集中于感應(yīng)電機(jī),關(guān)于多相永磁同步電動(dòng)機(jī)容錯(cuò)直接轉(zhuǎn)矩控制的文獻(xiàn)較少。

近年來,模型預(yù)測(cè)控制策略被推廣到多相電機(jī)的容錯(cuò)控制中[44-47]。模型預(yù)測(cè)控制是一種依賴于電機(jī)模型的控制策略,可根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻的狀態(tài)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的輸出狀態(tài),且可以通過代價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化。文獻(xiàn)[46]提出在不改變控制結(jié)構(gòu)的情況下,在電機(jī)故障后,仍可使用故障前的模型預(yù)測(cè)控制方法,結(jié)果表明電機(jī)故障前后的過渡較為平穩(wěn),性能下降程度較小。相較于PR控制策略,模型預(yù)測(cè)控制雖然動(dòng)態(tài)性能較好,但是會(huì)帶來較高的諧波分量。

當(dāng)模型預(yù)測(cè)控制策略應(yīng)用于多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí),由于開關(guān)狀態(tài)的增加而產(chǎn)生了巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。為了減少計(jì)算量,有研究提出電壓矢量預(yù)選技術(shù)[48-49]。其基本思想是根據(jù)所需電壓基準(zhǔn)信息預(yù)先選擇合適的電壓矢量,以減少候選電壓矢量的數(shù)量。

在磁場(chǎng)定向控制策略、直接轉(zhuǎn)矩控制策略、模型預(yù)測(cè)控制策略中,通常用PI控制器[50-51]、滑模控制器[52]對(duì)直流量進(jìn)行跟蹤。不論采用何種控制方式,目的都是跟蹤容錯(cuò)電流。因此,當(dāng)多相電機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障后,如何使控制策略的過渡狀態(tài)更加平穩(wěn),是一個(gè)值得研究的問題。

5 總結(jié)與展望

本文主要對(duì)多相電機(jī)故障后的分析方法及容錯(cuò)控制策略進(jìn)行介紹和歸納。在本文中介紹的故障分析方法有相坐標(biāo)法、多回路分析法、對(duì)稱分量分析法及電磁場(chǎng)有限元分析法。電機(jī)故障后的容錯(cuò)控制策略的核心是重新計(jì)算剩余相的容錯(cuò)電流并進(jìn)行跟蹤。本文對(duì)多相電機(jī)故障后容錯(cuò)參考電流的生成、優(yōu)化及控制方法進(jìn)行了綜述。根據(jù)遵循的原則、約束,容錯(cuò)電流的計(jì)算方法主要分為基于故障前后磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t和瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩不變?cè)瓌t的容錯(cuò)控制策略。目前跟蹤容錯(cuò)參考電流的方法主要有電流滯環(huán)控制、比例積分諧振控制、解耦矢量控制。此外,文中對(duì)直接轉(zhuǎn)矩控制和模型預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。

目前的大部分研究通常采用增加電機(jī)相數(shù)來提高電機(jī)的容錯(cuò)性能,故障后電機(jī)的轉(zhuǎn)矩性能也有所降低。而磁場(chǎng)調(diào)制電機(jī)、多重電磁轉(zhuǎn)矩磁阻電機(jī)等在運(yùn)行時(shí)含有多重電磁轉(zhuǎn)矩分量,轉(zhuǎn)矩密度大,因此研究轉(zhuǎn)矩性能優(yōu)良的新型強(qiáng)容錯(cuò)電機(jī)的容錯(cuò)電流重構(gòu)策略同樣具有重要意義;在各類電機(jī)故障中,電機(jī)缺相故障更為高發(fā),故關(guān)于電機(jī)缺相故障下的容錯(cuò)控制研究較多,電機(jī)短路故障下的容錯(cuò)控制研究較少,短路故障的軟硬件隔離措施及短路至開路故障的轉(zhuǎn)換方式還有待發(fā)掘,多相電機(jī)故障前后的無擾切換也是未來值得研究的方向。此外,目前研究主要考慮電機(jī)側(cè)銅耗的最優(yōu)電流重構(gòu),實(shí)際應(yīng)用還缺乏考慮變換器和電機(jī)側(cè)鐵耗的電流分析和研究。