三相异步电机缺相运行分析与实验

摘要:在航空航天、机车以及核工业等工业应用中,如何使三相电机变频调速系统在缺相情况下继续运行,是衡量系统可靠性的一个重要指标。运用对称分量法,对三相异步电机缺相运行进行了详细的稳态分析，给出了电压方程和转矩方程,指出电机铁相运行带载能力大大降低以及采用传统Volts/Hz控制的可行性,并探讨了缺相情况下的矢量控制方案,最后给出了实验结果,验证了分析的正确性。

1 引言
三相异步电机变频调速系统以其优越的性能,在工业应用中起着举足轻重的作用。然而，在诸如航空航天,机车牵引甚至核工业等工业应用中,一旦三相电机某一相出现故障,譬如晶闸管开路或短路、接头松动等而不切断该相,将会导致灾难性的后果-21。在这些场合,系统的可靠性和容错能力是一项最重要的指标，研究如何在缺相情况下能够继续单相运行而不至于停车，具有重要的现实意义。文献[3]详细地分析了单绕组电机的特性，指出其带载能力大大低于三相，并给出了相应的开环控制策略。文献[4-5]提出通过注人奇次谐波电流来消除缺相运行下的低频振荡转矩。本文首先运用对称分量法，详细地分析推导了三相电机缺相情况下的电压方程以及转矩方程,指出单相带载能力大大降低,紧接着给出了缺相下的矢量控制策略，最后在物理实验平台上进行了分析验证。

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