隨著艦船綜合電力技術的發展，大容量感應電機已成為艦船電力推進的首選電機。由于電力推進的特殊性，對推進感應電機的結構與控制性能提出了更高要求。高功率密度、高可靠性成為衡量其優越性的重要性能指標。變頻器供電多相感應電機因其在高可靠性、高功率密度等方面的優勢，已成為國內外研究的熱點。

在由逆變器供電的多相感應電機系統中，定子繞組開路是一種常見的故障。系統的過電壓或過電流使得電力電子開關器件損壞，會造成電機定子繞組開路，使得電機轉矩脈動增大，無法正常運行。

Y. F. Zhao等采用矢量空間解耦方法，研究了雙三相感應電機缺一相時的容錯控制方法。將電機自然坐標系缺相模型通過解耦變換，建立了多維電機模型，并引入不對稱旋轉變換，將不對稱的電機模型變換成解耦的對稱模型，從而可以使用對稱情況下的矢量控制策略。

有學者將雙三相電機驅動系統容錯控制中的方法推廣到五相電機驅動系統，提出了一種較為通用的容錯控制方法。分析了電機發生故障后，保持電機氣隙旋轉磁場恒定時剩余各相電流要滿足的條件，并附加優化目標函數（如損耗最小），求出了各相電流參考值，采用電流滯環PWM控制實現電流的跟蹤，從而使得電機能夠繼續平穩運行。

有學者研究了五相集中整距繞組感應電機在缺一相和兩相時的基波和3次諧波電流的控制策略。通過對缺相后的基波和3次諧波電流進行控制，使之仍能形成各自恒定圓形旋轉磁場。但文中沒有考慮缺相時基波和3次諧波之間相耦合產生的影響，也未對此作出說明。

近年來，一些文獻將現代控制理論運用于多相感應電機的容錯控制，取得了一定的控制效果，為多相電機容錯運行提供了更多的解決途徑。另外，許多文獻在基于旋轉磁動勢恒定前提下分析多相電機容錯控制方法時，都是將基波和諧波空間分開考慮，只分析了各自形成的具有同步旋轉速度的磁動勢（諧波產生的同次數的磁動勢），為了簡化分析，許多文獻都忽略了基波和諧波空間耦合的影響。

本文以五相集中整距繞組感應電機為研究對象，從磁動勢平衡角度考慮，通過對比電機缺相前后的磁動勢，得到轉矩脈動最小時剩余各相繞組中電流必須滿足的條件，在此基礎上，研究多相電機的缺相容錯控制。

圖1 基于磁動勢分析的五相感應電機容錯控制框圖

總結

本文對五相集中整距繞組感應電機缺相運行進行了分析，得出以下結論：

• 1）通過分析電機缺相后磁動勢，得到了轉矩脈動最小時剩余各相繞組中電流必須滿足的條件，這是分析多相感應電機容錯控制的基礎。
• 2）提出了基于磁動勢平衡分析的容錯控制方法。并針對電機定子繞組一相開路時的情形進行了仿真和實驗。實驗結果表明，采用本文提出的容錯控制方法，由于充分考慮了基波和3次諧波之間相耦合帶來的影響，可以大大減小缺相后的轉矩脈動，使電機可繼續平穩運行。

另外，本文中僅分析了電機一相繞組開路時的情形，對于多相繞組開路時的情形，需要求解電流滿足條件的最優解。同時，缺相后電流控制的具體實現過程也是直接關系到容錯控制效果的一個重要方面。