[發(fā)明專利]一種基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的五相永磁同步電機(jī)開路容錯(cuò)無位置控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210011715.1
• 申請(qǐng)日: 2022-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN114204854A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周華偉;葉晨;張多;陳前;劉國(guó)海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/10
• 分類號(hào): H02P6/10;H02P6/34;H02P21/18;H02P25/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的五相永磁同步電機(jī)開路容錯(cuò)無位置控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，推導(dǎo)出五相永磁同步電機(jī)A相開路情況下的非故障相電流和容錯(cuò)變換矩陣，建立電機(jī)故障下的數(shù)學(xué)模型

式中：u_s＝[u_αu_β]^T、i_s＝[i_αi_β]^T、E_s＝[E_αE_β]^T分別為定子電壓、定子電流、反電勢(shì)，u_α、u_β、i_α、i_β、E_α、E_β分別為α、β坐標(biāo)系下的定子電壓、定子電流、反電勢(shì)；R_s、L_s分別為相電阻、相電感；

步驟2，設(shè)計(jì)五相永磁同步電機(jī)單相開路故障下的容錯(cuò)矢量控制；

步驟3，依據(jù)電機(jī)故障下的數(shù)學(xué)模型，建立含有非故障相反電勢(shì)的電流觀測(cè)方程，建立電機(jī)反電勢(shì)觀測(cè)方程以及電流觀測(cè)誤差方程；

步驟4，設(shè)計(jì)基于指數(shù)趨近律的滑?？刂坡桑?/p>

式中：A＝-R_s/L_s；B＝1/L_s；c為滑模參數(shù)且大于零；p為微分算子；為定子電流估計(jì)值；V_s＝[V_αV_β]^T為滑模控制律；ε、k為趨近系數(shù)，且ε0、k0，由此設(shè)計(jì)滑模觀測(cè)器，觀測(cè)出反電勢(shì)；

步驟5，將所觀測(cè)的反電勢(shì)信號(hào)分解為含有直流、基波和諧波分量的反電勢(shì)：

式中：f₀、f₁和f_h分別為觀測(cè)反電勢(shì)的直流、基波和諧波分量；ω₁、ω_h分別為基波、諧波電角頻率；分別為基波、諧波初始相位；

步驟6，設(shè)計(jì)改進(jìn)型二階廣義積分器，抑制滑模觀測(cè)器觀測(cè)出的反電勢(shì)信號(hào)中的直流和高頻分量，并將基波分量變換為轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)

式中：k₁、k₂為阻尼因子；為中心頻率，故障電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)存在

步驟7，設(shè)計(jì)鎖相環(huán)，從轉(zhuǎn)子磁鏈信號(hào)中獲取轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速信息；

步驟8，將基于滑模觀測(cè)器和改進(jìn)型二階廣義積分器級(jí)聯(lián)構(gòu)成的轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器，與容錯(cuò)矢量控制策略相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)五相永磁同步電機(jī)單相開路故障下的高性能無位置運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的五相永磁同步電機(jī)開路容錯(cuò)無位置控制方法，其特征在于，所述步驟1的具體過程為：

不失一般性，假設(shè)五相永磁電機(jī)的A相發(fā)生開路故障，為確保故障電機(jī)能連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，需重新調(diào)整非故障相電流，根據(jù)故障前后旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)不變?cè)瓌t、鏡像對(duì)稱原理、最小銅耗和非故障相電流之和為零原則，推導(dǎo)出非故障相B、C、D、E電流為

式中：σ為0.4π；

由于電機(jī)繞組為星形連接，故障電機(jī)的控制自由度由四個(gè)變?yōu)槿齻€(gè)，兩個(gè)自由度分配到兩相靜止坐標(biāo)(α-β)平面上，用于能量轉(zhuǎn)換；另一個(gè)自由度在x-y平面上，將其控制為零以抑制損耗；因此，根據(jù)空間矢量分解思想和非故障相電流，推導(dǎo)出容錯(cuò)變換矩陣為

采用該容錯(cuò)變換矩陣將故障電機(jī)在自然坐標(biāo)系上的電壓模型變換到α-β上，得到開路故障下的電機(jī)數(shù)學(xué)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)器的五相永磁同步電機(jī)開路容錯(cuò)無位置控制方法，其特征在于，所述步驟3的具體過程為：

由故障電機(jī)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建含有非故障相反電勢(shì)的電流觀測(cè)方程為

設(shè)計(jì)電機(jī)反電勢(shì)觀測(cè)方程為

建立電流觀測(cè)誤差方程為

式中：為定子電流估計(jì)誤差值。