[發明專利]基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法

有效

• 申請號: 201710630112.9
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107276492B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 劉國海;林志鵬;陳前;趙文祥;吉敬華;徐高紅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P29/028
• 分類號: H02P29/028;H02P21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法，包括如下步驟：建立五相永磁電機各類開路故障下的基波解耦模型，推導出相應的基波容錯電流，根據磁共能法，建立基波容錯電流下的轉矩數學模型。根據建立的轉矩模型，推導出各類開路故障下注入三次諧波電流的表達式。根據疊加原理，將基波電流與三次諧波電流相加得到總的容錯電流，利用對應的降階克拉克和帕克變換得到旋轉正交坐標系下的電流分量，從而實現故障下的磁場定向控制和容錯矢量控制下的三次諧波電流注入。本發明實現了容錯矢量控制下三次諧波電流的在線計算和固定開關頻率下的注入，不僅可以抑制轉矩脈動，提高系統魯棒性，而且可以減少開關損耗和電磁干擾。

技術領域

本發明涉及多相電機容錯控制技術領域，特別涉及一種基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法。適用于航空航天、電動汽車、艦船推進系統等對電機的可靠性有較高要求的場合。

背景技術

與傳統三相電機相比，多相電機具有更高的控制自由度，因此具有更好的容錯性能。在電動汽車、艦船推動、航空航天等需要高可靠性運行的領域，得到了越來越多的關注和研究。

近年來，國內外的高校和科研機構對五相永磁電機的容錯控制策略也進行了深入的研究，并取得了一定的成果。一些文獻在保證基波磁動勢和反電勢不變的基礎上，推導出了開路故障下的容錯電流表達式；基于故障后電機的數學模型，推導出開路故障下的解耦模型，實現開路故障下的容錯矢量控制。上述兩類容錯控制策略，都只適用于反電勢正弦的五相永磁電機，對于反電勢含有高次諧波的五相永磁電機無法實現故障下的無脈動運行。針對反電勢含有高次諧波的五相永磁電機，一些文獻也提出了在自然坐標系下從瞬時功率不變出發，結合拉格朗日乘數法等非線性優化工具，來求解含有三次諧波電流的容錯電流方法。該方法可以實現反電勢含高次諧波分量的五相永磁電機開路故障下的無脈動運行，但是該類方法的計算過程過于復雜，無法實現容錯電流的在線計算。

傳統容錯控制策略中，多采用電流滯環控制器來實現高次諧波電流的注入。電流滯環控制器的開關頻率不固定，這會增加開關損耗也會帶來一些電磁干擾。

發明內容

針對傳統容錯控制無法實現注入三次諧波電流的在線計算和無法實現固定開關頻率下三次諧波電流的注入，本發明提出了一種基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法。

為達到技術目的，本發明采用如下技術方案：

基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法，包括如下步驟：

步驟1：根據故障前后基波磁動勢之和不變以及故障后的α-β軸磁動勢仍然可以形成磁鏈圓兩個原則，來推導五相永磁電機在單相開路故障，相鄰兩相開路故障和不相鄰兩相開路故障下對應的基波降階克拉克和帕克變換。

單相開路時：以A相發生開路故障為例。當A相發生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為A相開路故障下的基波降階克拉克變換矩陣；δ為相鄰兩相之間的夾角，δ＝2π/5；x為修正系數，x＝-1。

單相開路故障下的基波降階帕克變換為：

其中，代表單相開路故障下的基波降階帕克變換矩陣；θ_e為電機的電角度。

相鄰兩相開路：以A、B兩相發生開路故障為例。當A、B兩相發生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為A、B開路故障下的基波降階克拉克變換。

不相鄰兩相開路：以A、C兩相開路為例。當A、C兩相發生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：