目前国内外学者针对磁悬浮轴承系统容错掌握紧张集中在线圈容错掌握、传感器容错掌握及功放容错掌握等几个方面。而个中大多数的容错策略采取的是冗余备份和掌握看重构的方法,如1995年E. H. Maslen等学者针对线圈容错掌握提出磁轴承偏置电流线性化理论,基于定子线圈的冗余,在某个或几个线圈破坏的情形下,可以通过重构电流分配阵在定子内重新分配磁通量来实现线圈的容错,但这因此捐躯磁轴的承载能力带来的可靠性。
在此理论根本上,许多学者也进行了拓展与优化。在传感器容错掌握方面,除冗余备份的方法之外,自传感技能由于在本钱上极具上风也被广泛研究。而针对功放容错掌握则研究得较少,但这并不虞味功放容错没有运用代价。
事实上,磁轴承电力电子功放中的电力电子器件是系统最易失落效的部件之一。为了减少开关纹波,提高系统动态相应,开关器件事情频率一样平常在10~100kHz之间,这哀求开关器件频繁地在不同状态下进行切换,极易因过热、过电压、过电流等缘故原由发生开路或短路故障,进而导致转子在高速旋转过程中跌落,产生巨大的冲击和剧烈的振动。同时驱动的失落效也会导致功率器件不能正常开关。有调查表明,工业运用中变频器约38%的故障来自功率半导体开关器件的破坏。
为了避免在磁悬浮轴承系统中,功率放大器的电力电子器件失落效导致悬浮失落效和严重后果,保障主动磁悬浮轴承在高速旋转场合的安全可靠运行,强电磁工程与新技能国家重点实验室(华中科技大学)的研究职员胡烽、孙宏博、蒋栋、杨佶昌,在2022年第9期《电工技能学报》上撰文,在功率放大器容错掌握方面,针对四相全桥拓扑提出一种开关器件开路故障容错掌握策略。
磁轴承实验平台与容错掌握器
研究职员首先从四相四桥臂事情事理出发,剖析了四相全桥拓扑的两种事情模式对磁轴承的浸染力和掌握效果相同,可利用该特性进行功放容错设计;然后基于电流差分掌握的特点给出了判断开路故障的条件,并提出相应的容错掌握策略,即一旦四相全桥拓扑正常模式下的开关器件发生开路故障,在几百微秒内将检测到故障的发生,并立即切换至冗余模式下事情,以达到故障一直机的目的。
他们进一步指出,四相四桥臂拓扑相较于其他拓扑在调制办法上未发生根本性改变,而且本钱上风明显。但由于不具备容错能力,可靠性低,以是在本研究中将其拓展为四相全桥拓扑,并针对该拓扑提出了相应的容错掌握策略,使磁轴承以较小的位移颠簸为代价以提高其事情可靠性,并更好地知足市场需求。
研究职员表示,仿真与实验结果表明故障检测韶光和位移颠簸范围均担保了切换过渡过程中磁轴承的悬浮,证明了该容错掌握策略在四相全桥拓扑上的可行性。尤其是,在转子悬浮同时旋转的过程中,该方法实现检测和容错切换过程不影响系统正常事情,是一种可实时地实现在线容错的方法。需其余解释的是,该研究针对的虽然是开关管开路故障所履行的容错掌握策略,但同样适用于门极驱动芯片破坏、驱动旗子暗记丢失等故障情形。
本文编自2022年第9期《电工技能学报》,论文标题为“基于四相全桥的磁悬浮轴承开关器件开路故障容错掌握策略”。本课题得到了国家自然科学基金帮助项目的支持。