[發明專利]一種考慮磁阻轉矩的三相容錯內置式永磁電機的開路容錯控制方法

有效

• 申請號: 201710197624.0
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106972806B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 劉國海;朱迪;趙文祥;陳前;徐高紅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P29/028
• 分類號: H02P29/028
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種考慮磁阻轉矩的三相容錯內置式永磁電機的開路容錯控制方法，包括如下步驟：建立三相容錯內置式永磁電機模型；推導出某一相開路情況下，利用磁阻轉矩的容錯電流；基于滯環發波，完成正常情況下，基于虛擬信號注入法的最大轉矩電流比控制；基于滯環發波，完成i_d＝0控制下的容錯；結合所推導出的容錯電流以及虛擬信號從注入法，完成一相開路條件下，磁阻轉矩的利用。本發明在對電機進行一相開路容錯控制的基礎上，考慮利用內嵌式永磁同步電機的磁阻轉矩，與i_d＝0控制相比，在輸出相同轉矩的條件下，減小了容錯電流幅值，從而降低了銅耗。

技術領域

本發明涉及一種三相容錯內置式永磁電機的開路容錯控制方法，特別是要利用磁阻轉矩的容錯控制方法。適用于航空航天、電動汽車等對電機的可靠性以及連續性有較高要求的場合。

背景技術

內嵌式永磁電機因為其高轉矩密度、高效率以及高可靠性等特點，在電動汽車牽引、航天航空以及海上巡航系統領域應用越來越廣泛。同時，對于飛行器、電動汽車等一些可靠性要求較高的場合，穩定可靠的電機驅動系統尤為重要。因此，容錯永磁電機的高可靠性的容錯控制方法受到了廣泛的關注。

在電機故障中，繞組開路和逆變器開關故障最為常見，并且目前為止，有相當可觀的研究是針對傳統三相永磁電機、雙通道三相永磁電機在開路故障時的容錯運行。但是目前這些容錯算法大多是基于i_d＝0控制策略，這種容錯策略往往忽略了磁阻轉矩分量。但是與表貼式永磁電機相比，內嵌式永磁電機有一個突出的特點：凸極特性。也就是說其d軸電感明顯小于q軸電感，相應的這就產生了磁阻轉矩。因此，在這種情況下，針對內嵌式電機，為了提高系統效率，利用磁阻轉矩是必要的，而最大轉矩電流比控制是最常用的一種方法。

過去幾十年中，國內外學者為實現最大轉矩額電流比控制，采用了很多不同的方法?？偨Y來說，分為依賴電機參數和不依賴電機參數的方法。而在不依賴參數的最大轉矩額電流比控制方法中，基于極值搜索原理的高頻信號注入方法越來越多的應用到內嵌式電機中。但是，一般高頻信號注入由于向電機注入了高頻信號，因而會產生額外的功率損耗以及轉矩波紋。為了解決這一問題，虛擬信號注入法被提出。

發明內容

本發明的目的是為解決現有三相內嵌式永磁電機在一相開路故障運行時考慮磁阻轉矩容錯控制問題。針對現有容錯控制方法均基于i_d＝0控制策略這一現狀，提出了三相內嵌式永磁同步電機考慮磁阻轉矩的容錯控制策略。

本發明采用的技術方案是：當電機發生一相開路故障時，在滯環發波的基礎上，采用考慮磁阻轉矩的容錯電流，結合修正的虛擬信號注入法，實現電機容錯平穩運行。

一種考慮磁阻轉矩的三相容錯內置式永磁電機的開路容錯控制方法，包括如下步驟：

步驟1，建立三相容錯內置式永磁電機模型；

步驟2，推導出某一相開路情況下，利用磁阻轉矩的容錯電流；

步驟3，基于滯環發波，完成正常情況下，基于修正虛擬信號注入法的最大轉矩電流比控制；

步驟4，基于滯環發波，完成i_d＝0控制下的容錯；

步驟5，結合所推導出的容錯電流以及虛擬信號從注入法，完成一相開路條件下，磁阻轉矩的利用。

進一步，所述步驟2的具體過程為：

步驟2.1，內嵌式永磁同步電機的磁阻轉矩計算公式為：

其中，T_r是磁阻轉矩；L_k是每相自感；M_kj是k相和j相的互感，k,j＝1,2,3分別代表A、B、C三相；θ_m是機械角度。