[發明專利]多相電機的容錯控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201711338657.9
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108282127B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 耿乙文;李永崗;鄭鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02P21/24
• 分類號: H02P21/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開了一種多相電機的容錯控制方法和裝置，該容錯控制方法包括以下步驟：當多相電機的至少一相發生缺相故障時，獲取未發生缺相故障的正常相的相電壓和相電流；對正常相的相電壓和相電流進行變換以得到兩相靜止坐標系下的定子電流和定子電壓；根據兩相靜止坐標系下的定子電流和定子電壓獲取轉子磁鏈的幅值和相位以及多相電機的轉速參數；根據轉子磁鏈的相位對兩相靜止坐標系下的定子電流進行變換以得到兩相旋轉坐標系下的定子電流；根據轉子磁鏈的幅值給定值、轉速參數給定值、轉子磁鏈的幅值、轉速參數、轉子磁鏈的相位以及兩相旋轉坐標系下的定子電流獲取正常相的參考相電壓，并根據正常相的參考相電壓對多相電機進行控制。

技術領域

本發明涉及多相電機控制技術領域，特別涉及一種多相電機的容錯控制方 法和一種多相電機的容錯控制裝置。

背景技術

在多相電機(相數3)驅動系統中，由于相數的增加提高了電機系統冗余 能力，當一相或者多相繞組發生故障，可通過相應的容錯控制策略使剩余各相 電流平衡，維持氣隙磁鏈不變，保證電機繼續平穩運行，使系統運行的可靠性 大大增加。因此在電動汽車、軌道交通，船舶推進等場合得到了廣泛應用。

當多相感應電機出現某相繞組路斷路故障時，轉矩和轉速不可避免地出現 波動。為了維持電機的平穩運行，需要及時調整控制策略，消除轉矩波動的影 響。基于多相感應電機的容錯控制策略主要采用基于磁勢不變的容錯控制策 略，其中基于磁勢不變的容錯控制策略根據目標不同又分為定子銅耗約束、定 子電流幅值最小約束和定子電流幅值相等約束，這些容錯控制策略通常采用電 流滯環方式產生PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制)波，不可避 免的帶來了不可控諧波，降低了電機效率。

多相感應電機驅動系統的高性能運行，通常釆用轉速和電流雙閉環的控制 方式。對速度檢測需要光電編碼器、旋轉變壓器、磁編碼器等傳感器，增加了 系統成本。同時，編碼器對電機的運行環境要求高，給電機驅動系統帶來安全 隱患。無速度傳感器技術的廣泛研究，在速度檢測傳感器故障時為系統提供了 備用方案，提高了電機驅動系統的可靠性，降低了經濟成本。

目前適應于多相感應電機的無速度傳感器算法，主要有基于電機模型的開 環速度估計方法，信號注入法，還有構建狀態閉環觀測器的方法，閉環觀測器 又可以分為全階狀態觀測器、擴展卡爾曼濾波器、模型參考適應觀測器和滑模 觀測器等。其中構建狀態閉環觀測器方法是當前研究的熱點之一，這種方法直 接或間接地從反電勢中提取轉速信號，通過電機的狀態方程計算出所感應的電 動勢來進行轉速的估計。由于反電勢幅值與速度成正比，當轉速很低甚至到零 速時反電動勢的信噪比小，加上其它的擾動因素，很難精確地估算出轉子速度 和磁鏈，故此種方法適用于電機的中高速轉速辨識，這些方法的模型都是依據 精確的電機數學模型，便于數字化實現，然而電機參數辨識困難且易受環境溫 度的影響，降低了速度估計的精度和魯棒性。并且在多相感應電機處于某相開 路故障時，由于電磁參數的改變，這種傳統基于閉環觀測器的無速度傳感器算 法在故障條件下無法對轉速和磁鏈進行準確的觀測，要想實現容錯運行，必須 對無速度傳感器的控制方式進行改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本 發明的一個目的在于提出一種多相電機的容錯控制方法，能夠在多相電機發生 任意缺相故障時，有效且準確地對多相電機的轉速進行辨識，從而實現缺相故 障下的無擾運行，并且還能夠有效抑制諧波，提高多相電機的效率，增強整體 電機驅動系統的穩定性。

本發明的第二個目的在于提出一種多相電機的容錯控制裝置。