[發明專利]一種雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201911411631.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110943668B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 蔣雪峰;李潔;李運之
• 申請（專利權）人: 南京眾科匯電氣科技有限公司
• 主分類號: H02P21/30
• 分類號: H02P21/30;H02P29/028;H02P27/06
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本發明公開了一種雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法，具體為：步驟1、采集兩套繞組的電流和電壓，得到電機電流矢量和電壓矢量；步驟2、進行定子磁鏈觀測器的自校正處理；步驟3、進行轉矩觀測器處理；步驟4、進行轉速調節器處理；步驟5、進行轉矩調節器處理；步驟6、進行磁鏈調節器處理；步驟7、查找最優開關矢量表，實現電機控制；步驟8、如果出現故障則通過故障診斷與容錯處理器實現電機容錯運行。一種雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法簡單易行，可靠性高，具有自校正和快速響應功能，提高了電機驅動系統的動態響應性能，增強了電機驅動系統的魯棒性。

技術領域

本發明涉及永磁電機控制領域，尤其是涉及雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法。

背景技術

隨著多電、全電飛機及混合、純電動汽車的發展，電機驅動系統迎來了新的發展機遇和挑戰，除了要求高功率密度和高效率外，還需要同時具備高輸出性能和高可靠性，這已成為電機驅動系統的關鍵所在。20世紀90年代，永磁容錯電機及其控制系統的出現，提高了系統的安全可靠性，現已應用到航空領域。但是，受到電磁干擾、絕緣老化、接觸不良等因素的影響，驅動系統中的電機和功率管經常會發生一些電氣故障，一般可以歸結為四種類型：功率管開路故障、功率管短路故障、繞組開路故障和繞組短路故障。當電機驅動系統發生故障后，電機非對稱運行，輸出的轉矩脈動增大，產生較大的機械噪聲，導致系統的整體性能下降，尤其是輸出功率大大降低，甚至不能正常工作，嚴重危害系統的安全，因此如何在系統故障或處于其他復雜條件時保障其容錯控制能力就成為了一個亟待解決的問題。為了滿足復雜條件下電機驅動系統的高機動性和高可靠性，研究多相電機驅動系統的智能控制方法顯得尤為重要。在現有的電機驅動系統中，六相永磁容錯電機不僅具有傳統永磁同步電機的優點，還具有可靠性高、容錯性強的優勢，是一種極具發展前景的電氣容錯驅動系統。

目前隨著電力電子技術的快速發展以及多相電機控制策略的完善，通過微處理器可實現多相電機復雜的控制策略。但使用傳統的SVPWM技術控制多相電機時，由于其只對d-q軸分量進行控制，定子電流中存在大量的諧波電流。國內外學者ZhaoY.F和T.A.Lipo提出了六相電機矢量空間解耦控制策略，并得到了驗證。除此之外，學者JenrenFu針對多相電機發生開路故障，提出了剩余非故障相的電流控制方案。而電流預測控制方法被應用在了雙三相電機和五相電機中。為了實現多相電機控制，H.A.Toliyat團隊提出直接轉矩控制策略，為提高輸出轉矩能力及鐵心利用率，提出了向定子電流中注入三次諧波電流的方法。然而傳統的永磁電機控制方法在實際應用中，仍然存在響應不夠快，可靠性不夠高，電機性能無法滿足特定需求等問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的缺陷，提供一種雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法，使其簡單易行、可靠性高，同時具有自校正和快速響應性能，從而提高電機驅動系統的動態響應功能并增強其魯棒性。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種雙繞組永磁容錯電機驅動系統的直接轉矩控制方法，該方法包含以下步驟：

步驟1：采集雙繞組永磁容錯電機ABC三相繞組電流i_A、i_B、i_C和XYZ三相繞組電流i_X、i_Y、i_Z，對其分別進行坐標變換處理后得到ABC繞組的電流矢量i_s1和XYZ繞組電流矢量i_s2，分別采集母線電壓U_dc1和U_dc2，結合開關狀態S_ABC和S_XYZ進行坐標變換處理后得到對應的電壓矢量U_s1和U_s2；