[發(fā)明專利]電機逆變器容錯的矢量控制方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)

在審

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• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114157202A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 谷夢勖;萬衡;賈蕓茜;肖丹
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P27/08;H02M1/32;H02P6/34
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明公開了一種基于永磁同步電機逆變器容錯的矢量控制方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，所述方法包括：S1，將三相六開關(guān)逆變器增加兩個電容，三個雙向晶閘管和快速反應(yīng)熔絲，構(gòu)建出所述三相六開關(guān)逆變器基本的開關(guān)冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以進行三相四開關(guān)逆變器容錯控制；S2，通過人工設(shè)置零矢量來進行切換時間的計算，以所述三相四開關(guān)逆變器對電機設(shè)計矢量控制策略；S3，根據(jù)所述矢量控制策略搭建仿真模型，運行電機觀察結(jié)果圖中顯示的波形，發(fā)現(xiàn)三相電流與轉(zhuǎn)速短暫波動的問題；S4，探測直流母線電容中點電壓紊亂的原因，通過補償α軸上電壓矢量的控制方法，以完善仿真波形。本發(fā)明對SVPWM模塊進行了新的計算與搭建，實現(xiàn)了對三相四開關(guān)逆變器容錯控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及永磁同步電機控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于永磁同步電機逆變器容錯的矢量控制方法、基于永磁同步電機逆變器容錯的矢量控制裝置、計算機設(shè)備及計算機可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

永磁同步電機擁有著占地空間小，功率密度大等多種顯著優(yōu)勢，成功憑借著矢量控制調(diào)速策略逐步達(dá)到直流電機的控制特性，成為了電力傳動的主流。小到日常中人們常見的控制機床、電動汽車、地鐵高鐵，大到武器設(shè)備，航空航天的應(yīng)用中都有它出現(xiàn)的身影，永磁同步電機在各種技術(shù)的使用領(lǐng)域中都不斷擴大。

容錯控制主要由檢測故障，結(jié)構(gòu)重組，維持性能三大部分組成。其算法是指當(dāng)系統(tǒng)中一個或多個關(guān)鍵部件發(fā)生故障時，在診斷出故障部位之后可以迅速對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行重構(gòu)，使系統(tǒng)維持原先規(guī)定性能指標(biāo)的一種控制策略，從而可以更好提高電機的可靠性和安全性。

矢量控制，亦叫做電動機磁場的定向調(diào)控策略，以形成同樣的旋轉(zhuǎn)磁鏈為根本，在對定向后的轉(zhuǎn)子磁鏈進行Park變換，然后利用Clarke變換進行坐標(biāo)變換，就可以通過控制勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流來進而控制轉(zhuǎn)矩，完成合理控制電機各個性能的目標(biāo)，通過直流電機的轉(zhuǎn)矩控制方法來達(dá)到對永磁同步電機實現(xiàn)良好的控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是：針對電機運行中容易故障的逆變器環(huán)節(jié)，進行三相四開關(guān)的容錯研究，確保系統(tǒng)可以維持規(guī)定的性能并實現(xiàn)穩(wěn)定運行，達(dá)到提高永磁同步電機可靠性的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本發(fā)明的第一方面提供了一種基于永磁同步電機逆變器容錯的矢量控制方法，所述方法包括以下步驟：

S1：將三相六開關(guān)逆變器增加兩個電容，三個雙向晶閘管和快速反應(yīng)熔絲，構(gòu)建出所述三相六開關(guān)逆變器基本的開關(guān)冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以進行三相四開關(guān)逆變器容錯控制；

S2：通過人工設(shè)置零矢量來進行切換時間的計算，以所述三相四開關(guān)逆變器對電機設(shè)計矢量控制策略；

S3：根據(jù)所述矢量控制策略搭建仿真模型，運行電機觀察結(jié)果圖中顯示的波形，發(fā)現(xiàn)三相電流與轉(zhuǎn)速短暫波動的問題；

S4：探測直流母線電容中點電壓紊亂的原因，通過補償α軸上電壓矢量的控制方法，以完善仿真波形。

進一步地，所述構(gòu)建出所述三相六開關(guān)逆變器基本的開關(guān)冗余拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并進行后期的三相四開關(guān)逆變器容錯控制具體包括：逆變器包括A相、B相和C相，在所述A相出現(xiàn)故障的情況下，通過系統(tǒng)重組將所述A相連接到母線的兩個所述電容中間，保證永磁同步電機仍按照三相方式運行。

進一步地，所述通過人工設(shè)置零矢量來進行切換時間的計算，以重構(gòu)的三相四開關(guān)對電機設(shè)計矢量控制策略具體包括：

S2.1，根據(jù)以下公式將開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為兩項靜止坐標(biāo)，以此得到相應(yīng)的電壓矢量來重新對扇區(qū)N進行劃分；

上式中，U_α為B相電壓矢量，U_β為C相電壓矢量，S_b、S_c表示開關(guān)通斷狀態(tài)，U_d為直流母線電壓；