[發(fā)明專利]一種針對五相永磁容錯電機(jī)的相間短路容錯控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011164167.3
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112290857B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳前;顧理成;夏雨航;趙文祥;劉國海
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 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

1.一種針對五相永磁容錯電機(jī)的相間短路容錯控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，檢測五相永磁容錯電機(jī)轉(zhuǎn)速，作為電機(jī)的反饋轉(zhuǎn)速ω_m，將給定轉(zhuǎn)速ω^*與反饋轉(zhuǎn)速ω_m相比較得到電機(jī)的轉(zhuǎn)速誤差e_r，采用PI控制器根據(jù)轉(zhuǎn)速誤差e_r計(jì)算得到五相永磁容錯電機(jī)的q軸電流，PI控制器的輸出量為給定的q軸電流i_q；

步驟2，對短路電流i_sc進(jìn)行補(bǔ)償，將短路故障等效成開路故障分析處理；

步驟3，在發(fā)生AB相間短路時，根據(jù)故障后磁鏈軌跡仍保持圓形的原則，重構(gòu)雙相開路情況下的降階矩陣以及轉(zhuǎn)矩表達(dá)式；

所述步驟3中AB相間短路故障發(fā)生后，重構(gòu)雙相開路情況下的降階矩陣以及轉(zhuǎn)矩表達(dá)式的方法如下：

步驟3.1：正常情況下，五相電機(jī)在靜止坐標(biāo)系上的磁鏈表達(dá)式為：

其中Ψ_α，Ψ_β表示靜止坐標(biāo)系上α-β軸上的磁鏈分量；Ψ_z0為磁鏈的零序分量；Ψ_A、Ψ_B、Ψ_C、Ψ_D、Ψ_E表示自然坐標(biāo)系上A、B、C、D、E相的磁鏈分量；α＝0.4π；

當(dāng)AB相發(fā)生開路故障時，去除AB相對應(yīng)元素后，利用正常情況下α-β軸上的磁鏈分量Ψ_α，Ψ_β來表示故障后的α-β軸上的磁鏈分量

其中，為磁鏈的零序分量；Ψ_m為磁鏈幅值；

步驟3.2：故障情況下，α-β空間上，磁鏈不再是圓形，現(xiàn)通過磁鏈的零序分量來修正使其仍為圓形軌跡，磁鏈的零序分量在α-β軸上的分量表示如下：

其中，為磁鏈的零序分量在α軸上的分量，為磁鏈的零序分量在β軸上的分量，θ為電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的電角度；

假設(shè)修正系數(shù)分別為x、y，則修正后的磁鏈表達(dá)式表示為：

其中，分別為修正后α-β軸上磁鏈分量；

為了使修正后的磁鏈保持為圓，則有：

其中，x、y為修正系數(shù)，r為修正后的磁鏈圓半徑；

步驟3.3：將修正量補(bǔ)償?shù)阶儞Q矩陣中，其表達(dá)式為：

其中，z、k為矩陣補(bǔ)償系數(shù)；

將矩陣補(bǔ)償后的值等于磁鏈修正后的值，則有如下表達(dá)式：

步驟3.4：將矩陣補(bǔ)償系數(shù)帶入，則兩相開路時的降階矩陣，以及在此矩陣變換下的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為：

其中，P表示電機(jī)極對數(shù)；為修正后，兩相開路故障下的容錯clark變換矩陣；為兩相開路故障下的旋轉(zhuǎn)變換矩陣；T_e為兩相開路故障狀態(tài)下的容錯轉(zhuǎn)矩表達(dá)式；

步驟4，利用剩余正常相來補(bǔ)償由相間短路電流i_sc引起的額外磁動勢，得到自然坐標(biāo)系中C、D、E相的短路補(bǔ)償電流i_C(s)、i_D(s)、i_E(s)；

步驟5，i_d為給定的d軸電流，采用i_d＝0的控制策略，首先根據(jù)故障前后電機(jī)能夠輸出相同轉(zhuǎn)矩的原則，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的開路容錯電流i_d(o)、i_q(o)、i_z0(o)，其次利用降階變換矩陣的逆矩陣，得到自然坐標(biāo)系中用以維持電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的開路容錯電流i_C(o)、i_D(o)、i_E(o)；

步驟6，根據(jù)疊加定理，首先在自然坐標(biāo)系中將開路容錯電流和短路補(bǔ)償電流進(jìn)行疊加，再通過降階變換矩陣的逆矩陣，將在自然坐標(biāo)系中整合之后的電流變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，從而得到最優(yōu)短路容錯參考電流i_dr、i_qr、i_z0r；

步驟7，將給定的最優(yōu)短路容錯參考電流i_dr、i_qr、i_z0r與采樣反饋得到的實(shí)際電流相比較，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的電流誤差，利用電流閉環(huán)的PI控制器得到的最優(yōu)短路容錯參考電壓u_dr、u_qr、u_z0r；

步驟8，將所得到的最優(yōu)短路容錯參考電壓u_dr、u_qr、u_z0r經(jīng)過坐標(biāo)變換后輸入到CPWM模塊中，得到各相的開關(guān)信號，隨后將得到的開關(guān)信號輸入到逆變器中控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)五相永磁容錯電機(jī)的短路容錯控制。