六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方法技术

本发明专利技术涉及一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方法,其步骤包括：采集剩余健康相电流ic～if及转子位置角；将剩余健康四相电流ic～if变换为isαisβ及isz1isz2；计算虚拟定子电流ixsαixsβ；计算出虚拟定子磁链ψxsαψxsβ；判断虚拟定子磁链ψxsαψxsβ矢量所处αβ平面扇区编号θxsi；输出控制虚拟定子磁链幅值的变量φ；计算电磁转矩Te；输出控制电磁转矩变量τ；输出零序电流误差Δisz；将Δisz、τ、φ及θxsi送给最优开关矢量表获得最优开关组合，再作用于剩余四相健康相绕组实现零序电流、虚拟定子磁链幅值及电磁转矩误差为0控制目标。本发明专利技术所述的控制方法解决了偏置60度六相永磁同步电机直接转矩控制驱动系统在电机两相断路或逆变桥两相故障后继续运行的难题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种,其步骤包括：采集剩余健康相电流ic～if及转子位置角；将剩余健康四相电流ic～if变换为isαisβ及isz1isz2；计算虚拟定子电流ixsαixsβ；计算出虚拟定子磁链ψxsαψxsβ；判断虚拟定子磁链ψxsαψxsβ矢量所处αβ平面扇区编号θxsi；输出控制虚拟定子磁链幅值的变量φ；计算电磁转矩Te；输出控制电磁转矩变量τ；输出零序电流误差Δisz；将Δisz、τ、φ及θxsi送给最优开关矢量表获得最优开关组合，再作用于剩余四相健康相绕组实现零序电流、虚拟定子磁链幅值及电磁转矩误差为0控制目标。本专利技术所述的控制方法解决了偏置60度六相永磁同步电机直接转矩控制驱动系统在电机两相断路或逆变桥两相故障后继续运行的难题。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
由于多相电机具有较多的控制自由度，当绕组或电力电子变换器故障后，可以灵 活地实现容错运行，所以其在军事装备推进系统、航空宇航推进系统、轨道交通牵引系统等 关键领域日益获得青睐和使用。而且上述这些场合同时还需要较强的转矩控制能力。目前 直接转矩控制（DTC)策略在多相电机绕组无故障时有了较为详细研究。尽管如此，但当绕 组或逆变器故障时直接转矩控制容错策略研究还很少，尤其是在多相永磁同步电动机方面 还未见有研究成果出现。 对于应用于军事装备推进系统、航空宇航推进系统、轨道交通牵引等领域的多相 电机DTC驱动系统，能否由无故障对称平衡绕组运行状态，通过故障在线判断方式，连续安 全过渡至容错运行状态对整个牵引及推进系统连续高可靠运行尤为重要。从公开文献可 见，现有的控制技术还远未达到该控制要求，究其主要原因在于多相电机DTC容错时基本 理论还不完备。若将无故障对称平衡绕组中直接转矩控制理论直接应用于绕组或逆变桥故 障状态显然不合适，达不到应有的电磁转矩控制效果，必须对多相电机容错型直接转矩控 制理论进行全面研究。 虽然学者们已经试图开始对多相感应电机直接转矩控制容错理论进行研究，但对 多相永磁同步电机直接转矩控制容错理论的研究还未见任何文献公开。对于缺任意两相绕 组多相电机DTC理论更未见任何公开文献研究过。当电机缺任意两相绕组后，原有电机结 构及数学模型处于不对称状态，定子磁链轨迹不再为圆形，所以不能在原有的数学模型上 直接套用绕组无故障定子磁链圆形轨迹DTC控制策略；另外，尽管绕组缺了两相，但缺相后 电机的可控自由度可能仍然大于2,这样在实现磁链和电磁转矩受控情况下，剩余健康相变 换桥臂还要同时兼顾剩余自由度的控制，否则会引起健康相电流畸变、健康相电流不平衡， 从而降低了缺相后电机负载能力。本专利技术针对偏置60度六相对称绕组永磁同步电机缺任 意两相情况提出一种容错型直接转矩控制策略。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制 方法，该方法能解决偏置60度六相永磁同步电机直接转矩控制驱动系统在电机任意两相 断路或逆变桥两相故障后继续运行的难题。 为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。 -种，其特征在于包括以 下步骤： 第一步，采集剩余健康相C?F电流i。?if及转子位置角Θ ^ ; 第二步，利用公式1中T4正交变换矩阵，将剩余健康四相电流i。?if变换为α β坐 标中isais0及零序轴系中isziisz2 : 【权利要求】1. 一种，其特征在于包括以下 步骤： 第一步，采集剩余健康相C?F电流i。?if及转子位置角Θ^ ; 第二步，利用公式1中T4正交变换矩阵，将剩余健康四相电流i。?if 亦拖为αβ祕标中i_i_。及雲序轴系中i__,i :第三步，利用公式7及:UaLs计算虚拟定子电流ixsaixse : 其中Uxse为虚拟定子磁链，Uw为虚拟转子磁链，VsaVsfi为定子磁链，isaise为定子电流，Ψμ 为转子磁链，Ls。为相绕组电感； La=LJ办，Ldp1芯' 第四步，利用公式8、ixsaixse、虚拟转子磁链Ψ"α 及转子位置角Θ^ 计算出虚拟定子磁链VxsaVxse :其中Lsm = 0. 5 (U+LJ，Lre = 0. 5 (Ldm-Lqm)，L&、Lqm分别为相绕组主磁路的直、交轴电 感； 第五步，判断虚拟定子磁链VxsaVxse矢量所处αβ平面扇区编号0xsi ; 第六步，根据虚拟定子磁链VxsaVxse及虚拟定子磁链幅值给定 经磁链滞环比较器，输出控制虚拟定子磁链幅值的变量φ:第七步，利用公式9、ixsaixs0及VxsaVxsfi计算电磁转矩Te : Ti, = ρΗ{ψXJΧλ"......ψχφ?i公式 9) 其中Pn为电机磁极对数； 第八步，将电磁转矩Te及其给定值 送给转矩滞环比较器，输出控制电磁转矩变量 τ：,其中επ为转矩滞环环宽； 第九步，将ctβ平面中定子电流isaisfJ送给零序电流给定环节，输出对应的零序电 流给定值并将4及实际零序电流iszl送给零序电流误差计算环节，输出零序电流误差 Aisz: A、、： - -^'Λ-|* 第十步，将Λisz、τ、φ及Θxsi同时送给最优开关矢量表，获得一组剩余健康四相逆变 桥最优开关组合，通过逆变器作用于剩余四相 健康相绕组，实现零序电流误差、虚拟定子磁链幅值误差及电磁 转矩误差为〇控制目标。2. 根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方 法，其特征在于：所述第四步中虚拟转子磁链Ψ"α 获取步骤如下： S1，根据检测的转子位置角ΘP永磁体耦合到相绕组磁链幅值Vf， 计算出αβ坐标系中转子磁链Vra : f)、 rr# = sin(g -吞)； 6 S2，利用公式7及转子磁链Ψ#，计算出虚拟转子磁链Ψ"α : =Swm?Wxrp =Swr/J 〇3. 根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方 法，其特征在于：所述第八步中电磁转矩给定7；，视具体驱动系统控制变量而定：若控制的 是电磁转矩，则系统直接给定该值；若控制的是转速，则速度控制器输出即为转矩给定 若控制的是转子位置角，则位置控制器输出即为转矩给定7；%4. 根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方 法，其特征在于：所述第九步中零序电流给定环节具体策略取决于实际驱动系统的控制性 能指标要求，若要求将零序电流控制为零，则零序电流给定/I1 =〇 ;若要求将剩余健康四相 电流控制为幅值平衡，且幅值最小时，则零序电流给定G为： 4 =0'4628乙_ 0.29544,, 05.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方 法，其特征在于：所述第十步中最优开关矢量表获取步骤如下： S01，将定子电压矢量图之αβ平面图内Uxsa+jUxs0平面划分为20个扇区，用Qxsi表 示，i= 1、2... 20 ; 502, 根据定子电压矢量图之zl平面图内zl轴系中零序电流iszl的控制误差Λiszl极 性，确定出一组可以实现该误差减小的逆变器开关组合； 503, 判断虚拟定子磁链矢量Vxs所处扇区0xsi，并根据此，分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制方法，其特征在于包括以下步骤： 第一步，采集剩余健康相C～F电流ic～if及转子位置角θr； 第二步，利用公式1中T4正交变换矩阵，将剩余健康四相电流ic～if变换为αβ坐标中isαisβ及零序轴系中isz1isz2： (公式1)第三步，利用公式7及isαisβ计算虚拟定子电流ixsαixsβ： (公式7)其中ψxsαψxsβ为虚拟定子磁链，ψxrαψxrβ为虚拟转子磁链，ψsαψsβ为定子磁链，isαisβ为定子电流，ψrαψrβ为转子磁链，Lsσ为相绕组电感； 第四步，利用公式8、ixsαixsβ、虚拟转子磁链ψxrαψxrβ及转子位置角θr计算出虚拟定子磁链ψxsαψxsβ： (公式8)其中Lsm＝0.5(Ldm+Lqm)，Lrs＝0.5(Ldm‑Lqm)，Ldm、Lqm分别为相绕组主磁路的直、交轴电感； 第五步，判断虚拟定子磁链ψxsαψxsβ矢量所处αβ平面扇区编号θxsi； 第六步，根据虚拟定子磁链ψxsαψxsβ及虚拟定子磁链幅值给定经磁链滞环比较器，输出控制虚拟定子磁链幅值的变量φ： 第七步，利用公式9、ixsαixsβ及ψxsαψxsβ计算电磁转矩Te： (公式9)其中pn为电机磁极对数； 第八步，将电磁转矩Te及其给定值送给转矩滞环比较器，输出控制电磁转矩变量τ：其中εm为转矩滞环环宽；第九步，将αβ平面中定子电流isαisβ送给零序电流给定环节，输出对应的零序电流给定值并将及实际零序电流isz1送给零序电流误差计算环节，输出零序电流误差Δisz：第十步，将Δisz、τ、φ及θxsi同时送给最优开关矢量表，获得一组剩余健康四相逆变桥最优开关组合，通过逆变器作用于剩余四相 健康相绕组，实现零序电流误差、虚拟定子磁链幅值误差及电磁 转矩误差为0控制目标。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周扬忠，林晓刚，陈小剑，熊先云，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35