[發明專利]PMSM驅動系統的旋轉變壓器自適應容錯控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201611192780.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106788057B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 李紅梅;劉立文;姚宏洋
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/00;H02P25/022;H02P29/028
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種PMSM驅動系統的旋轉變壓器自適應容錯控制系統及其方法，其特征是包括：交軸電流脈動分量獲取模塊、故障模式解耦分離模塊、故障程度獲取模塊、位置偏差計算與補償模塊。本發明能夠對旋轉變壓器發生正交不完善和幅值不平衡故障后實現故障模式的定位、分離和故障程度獲取，并實現故障后PMSM驅動系統的自適應容錯控制，從而實現PMSM驅動系統的安全可靠運行。

背景技術

電動汽車永磁同步電機(PMSM)驅動系統位置檢測多采用旋轉變壓器，與光電編碼器和霍爾傳感器等位置傳感器相比，旋轉變壓器具有抗沖擊與振動、環境適應性強和輸出絕對位置的明顯優勢。然而，由于旋轉變壓器安裝誤差、旋轉變壓器勵磁與輸出調理電路器件的溫度漂移等非線性影響，使得旋轉變壓器的正余弦輸出出現幅值不平衡和正交不完善故障，導致基于旋轉變壓器解碼芯片輸出的PMSM解調位置與電機實際位置間存在位置偏差，使電機轉矩和轉速出現持續振蕩。

現有的技術解決方案是基于正交不完善和幅值不平衡故障導致旋轉變壓器的正余弦輸出存在的特定次數異常諧波，離線條件下通過對特定次異常諧波的幅值擬合獲得位置偏差的補償多項式并據此實施容錯控制，但該方案無法實現旋轉變壓器故障的在線診斷且容錯控制效果欠佳。基于遞推最小二乘法的在線參數辨識實現旋轉變壓器故障引起的轉子位置偏差的補償方法，存在對待辨識參數初值要求較高的缺陷，而且該方法易受噪聲干擾，無法實現故障模式識別、故障定位及故障程度確定。基于各種觀測器觀測電機轉子位置再與旋轉變壓器解碼芯片輸出解調位置進行比較的故障在線診斷與容錯控制方法，存在電機參數變化及逆變器死區效應直接影響轉子位置觀測精度的不足，也不能實現故障模式識別、故障定位及故障程度的確定。此外，利用雙同步解耦鎖相環設計的集成正交不完善與幅值不平衡故障在線診斷與容錯控制功能的旋轉變壓器數字轉換器，存在算法實現復雜的不足。

發明內容

為了克服現有旋轉變壓器故障在線診斷與容錯控制方法的不足，本發明提出一種PMSM驅動系統的旋轉變壓器自適應容錯控制系統及其方法，以期能夠對旋轉變壓器發生正交不完善和幅值不平衡故障后實現故障模式定位、分離和故障程度獲取，并實現故障后PMSM驅動系統的自適應容錯控制，從而實現PMSM驅動系統的安全可靠運行。

為達到上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種PMSM驅動系統的旋轉變壓器自適應容錯控制系統的特點是應用于由旋轉變壓器和解碼芯片來獲取PMSM轉子位置的PMSM驅動系統中，所述旋轉變壓器的正余弦輸出經所述解碼芯片解調，輸出所述PMSM的解調位置θ；所述旋轉變壓器自適應容錯控制系統包括：交軸電流脈動分量獲取模塊、故障模式解耦分離模塊、故障程度獲取模塊、位置偏差計算與補償模塊；

所述交軸電流脈動分量獲取模塊是對所述PMSM的三相檢測定子電流i_a、i_b、i_c進行坐標變換處理，得到同步旋轉坐標系下的PMSM定子交軸電流i_q和定子直軸電流i_d，再由所述PMSM定子交軸電流i_q得到所述PMSM定子交軸電流i_q的直流分量i_qdc，最后由所述PMSM定子交軸電流i_q和直流分量i_qdc，獲得因旋轉變壓器故障而產生的PMSM定子交軸電流故障分量Δi_q；

所述故障模式解耦分離模塊對所述PMSM定子交軸電流故障分量Δi_q進行解耦分離和積分處理，獲得幅值不平衡故障分量積分值F_αfb和正交不完善故障分量積分值F_βfb；