[發明專利]永磁同步直線電機支持向量機內模容錯控制系統及方法

無效

• 申請號: 201210443750.7
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102916642A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 張懿;魏海峰;馮友兵;王玉龍;朱志宇
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種六相永磁同步直線電機，尤其涉及六相永磁同步直線電機的定子繞組單相開路故障情況的容錯控制系統及方法，可用于高可靠性的電力傳動。

背景技術

六相永磁同步直線電機擁有低壓大功率、諧波損耗小等諸多優點，具有很好的應用前景，尤其適應于軍艦及潛艇推進、宇航推進、電動汽車驅動、電力機車牽引等重要領域。

六相永磁同步直線電機定子相數多于3相，當發生定子繞組單相開路故障時，可采用容錯控制策略，設計相應的控制器，實現無擾運行，并獲得較為平穩的電磁推力。

內模控制具有調節性能好、魯棒性強以及能消除不可測干擾的影響等特點，已經在電機控制領域獲得了廣泛的應用，利用支持向量機逼近系統的標稱模型，構成支持向量機內模控制，從而獲得高性能控制效果。目前，尚未見有將支持向量機內模控制用于六相永磁同步直線電機的文獻報道。

發明內容

發明目的：針對六相永磁同步直線電機定子繞組單相開路故障，提出一種永磁同步直線電機支持向量機內模容錯控制系統及方法，提高電機控制的可靠性。

技術方案：一種永磁同步直線電機支持向量機內模容錯控制系統，包括容錯控制器、第一PI調節器、第二PI調節器、Park反變換模塊、Clark反變換模塊、逆變器、磁鏈觀測切換模塊、位置檢測模塊、速度檢測模塊和六相永磁同步直線電機；所述容錯控制器包括正常內模控制器和故障內模控制器，正常內模控制器由正常控制器和正常標稱模型支持向量機組成，故障內模控制器由故障控制器和故障標稱模型支持向量機組成；

所述容錯控制器的輸出端分別接第一PI調節器和第二PI調節器；所述第一PI調節器和第二PI調節器的輸出端與Park反變換模塊的輸入端連接；所述Park反變換模塊、Clark反變換模塊和逆變器依次串聯；所述逆變器的輸出端分別接Clark變換模塊和六相永磁同步直線電機；所述Clark變換模塊的輸出端接Park變換模塊，Park變換模塊的輸出端分別接第一PI調節器和第二PI調節器的輸入端；所述六相永磁同步直線電機的輸出端分別接位置檢測模塊和速度檢測模塊，位置檢測模塊的輸出端分別接Park反變換模塊和Park變換模塊，速度檢測模塊的輸出端接容錯控制器；所述磁鏈觀測切換模塊的輸入端接Clark反變換模塊的輸出端，磁鏈觀測切換模塊的輸出端接容錯控制器。

永磁同步直線電機支持向量機內模容錯控制系統，由定子磁鏈控制回路和速度控制回路組成；所述速度檢測模塊檢測并反饋六相永磁同步直線電機的速度n，與設定速度n^*比較構成速度控制回路；

所述位置檢測模塊檢測并反饋六相永磁同步直線電機的動子位置；磁鏈觀測切換模塊輸出故障信息給容錯控制器，選擇相應的內模控制器；磁鏈觀測切換模塊觀測電機定子磁鏈ψ_s，與設定定子磁鏈比較構成定子磁鏈控制回路。

一種永磁同步直線電機支持向量機內模容錯控制方法，當六相永磁同步直線電機無故障時，由磁鏈觀測切換模塊選擇正常標稱模型支持向量機和正常控制器，將設定速度n^*與速度檢測模塊反饋速度n的偏差以及設定定子磁鏈與磁鏈觀測切換模塊觀測并反饋定子磁鏈ψ_s的偏差作為正常內模控制器的輸入信號，正常內模控制器的輸出為設定定子q軸電流i_qref和設定定子d軸電流i_dref，與電機實際電流i_q、i_d比較后通過PI調節器計算，其輸出量經Park反變換、Clark反變換產生PWM控制逆變器，產生可變頻率和幅值的電流輸入電機定子，驅動電機獲得正常運行；

當六相永磁同步直線電機出現單相開路故障時，由磁鏈觀測切換模塊選擇故障標稱模型支持向量機和故障控制器，將設定速度與速度檢測模塊反饋速度的偏差以及設定定子磁鏈與磁鏈觀測切換模塊觀測并反饋定子磁鏈ψ_s的偏差作為故障內模控制器的輸入信號，故障內模控制器的輸出為設定定子q軸電流i_qref和設定定子d軸電流i_dref，與電機實際電流i_q、i_d比較后通過PI調節器計算，其輸出量經Park反變換、Clark反變換產生PWM控制逆變器，產生可變頻率和幅值的電流輸入電機定子，驅動電機獲得容錯控制。

本發明的有益效果是：

1、采用支持向量機分別獲取電機正常和故障狀態標稱模型，采用內模控制方法，魯棒性強。

2、本發明無需增添新的硬件即可實現電機的容錯運行，硬件成本低。