[發(fā)明專利]一種針對(duì)五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的相間短路容錯(cuò)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011164167.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開（公告）號(hào): 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(guó)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P29/028
• 分類號(hào): H02P29/028;H02P21/00
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本發(fā)明公開了一種針對(duì)五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的相間短路容錯(cuò)控制方法，該方法通過構(gòu)建故障前后轉(zhuǎn)矩保持不變的降階變換矩陣來彌補(bǔ)缺相影響；通過注入補(bǔ)償電流來抵消相間短路電流i_sc產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)在短路故障情況下的容錯(cuò)運(yùn)行。本發(fā)明采用的補(bǔ)償策略，與傳統(tǒng)容錯(cuò)算法相比，對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴程度低；通過實(shí)時(shí)檢測(cè)短路電流并且在線計(jì)算最優(yōu)短路容錯(cuò)電流，極大程度的減少了計(jì)算誤差，提高了系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)性能；采用的PWM調(diào)制方式為基于載波的脈寬調(diào)制CPWM，與傳統(tǒng)容錯(cuò)算法中使用的電流滯環(huán)調(diào)制方法相比，CPWM具有固定的調(diào)制周期，可以降低逆變器的開關(guān)損耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多相電機(jī)容錯(cuò)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的相間短路容錯(cuò)控制。適用于航空航天、電動(dòng)汽車、艦船推進(jìn)系統(tǒng)等對(duì)電機(jī)的可靠性有較高要求的場(chǎng)合。

背景技術(shù)

五相永磁同步電機(jī)因?yàn)槠涓咿D(zhuǎn)矩密度、高效率以及高可靠性等特點(diǎn)，在電動(dòng)汽車牽引、航天航空以及海上巡航系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。同時(shí)，對(duì)于飛行器、電動(dòng)汽車等一些可靠性要求較高的場(chǎng)合，穩(wěn)定可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。因此，永磁電機(jī)的高可靠性的容錯(cuò)控制方法受到了廣泛的關(guān)注。

由于永磁體的存在，五相永磁同步電機(jī)在短路故障后，電機(jī)的相電流短時(shí)間內(nèi)急劇升高，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)顯著提升，電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)性受到極大挑戰(zhàn)。因此，研究短路故障下的容錯(cuò)控制變得更為迫切。

多相電機(jī)的短路容錯(cuò)控制算法的研究主要都集中在如何獲得電機(jī)故障狀態(tài)下的最優(yōu)容錯(cuò)電流。現(xiàn)有的容錯(cuò)電流計(jì)算方法主要包括了：利用dq軸電流反饋補(bǔ)償來消除電機(jī)匝間短路故障下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；計(jì)算容錯(cuò)電流的相角來抑制短路故障下的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；消除短路電流的影響，使短路故障下的模型等效于開路故障。這些方法盡管使短路故障下的脈動(dòng)得到了抑制，但是容錯(cuò)電流角的計(jì)算比較復(fù)雜且依賴于電機(jī)參數(shù)。同時(shí)現(xiàn)有短路容錯(cuò)主要關(guān)注電機(jī)的匝間短路和單相或?qū)上鄬?duì)中性點(diǎn)短路，尚未有針對(duì)電機(jī)相間短路故障的容錯(cuò)控制

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)短路容錯(cuò)控制依賴電機(jī)參數(shù)、以及現(xiàn)有文獻(xiàn)尚未有針對(duì)電機(jī)相間短路故障的容錯(cuò)控制。本發(fā)明提出了一種針對(duì)五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的相間短路容錯(cuò)控制方法，通過構(gòu)建故障前后轉(zhuǎn)矩保持不變的降階變換矩陣來彌補(bǔ)缺相影響；通過注入補(bǔ)償電流來抵消相間短路電流i_sc產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)在短路故障情況下的容錯(cuò)運(yùn)行。

為達(dá)到技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種針對(duì)五相永磁容錯(cuò)電機(jī)的相間短路容錯(cuò)控制方法，包括如下步驟：

步驟1，檢測(cè)五相永磁容錯(cuò)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(cuò)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(duì)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，假如為AB相間短路，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；

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(dòng)勢(shì)，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)；