The invention discloses a fault-tolerant direct torque control method for open-winding of permanent magnet synchronous motor based on improved SVPWM, which comprises the following steps: when the inverter switching tube is open-circuit fault, the connection between the motor port and the fault inverter switching tube is first cut off, and the motor port is connected to the power supply midpoint through the remaining switch. The topology of the system is reconstructed with fault-tolerance, the given torque is output by PI controller, the stator flux is estimated by current method, and the variation of load angle is obtained by the difference between the given torque and the estimated torque. The reference stator flux is given by the maximum torque-current ratio control, and the reference voltage vector is calculated. The improved space voltage vector pulse width modulation (SVPWM) is reconstructed by the remaining switches, and the PWM control signals of the dual inverters with fixed switching frequencies are output to the inverters. Under the open-circuit fault of the switches, the safe and stable operation of the system is guaranteed, and the system has good steady-state and dynamic performance.
【技术实现步骤摘要】
一种基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法
本专利技术涉及三相永磁同步电机控制技术,具体是一种三相永磁同步电机基于改进式SVPWM的开绕组容错直接转矩控制(DTC)方法,适用于航空航天器、工业生产和制造、新能源汽车等领域。
技术介绍
在人们工业生产及日常生活中,经常用到将电能转换成机械能的装置,既交流电机伺服系统。随着电力电子技术、微电子技术、微型计算机技术、传感器技术、稀土永磁材料与电动机控制理论的发展,交流伺服控制技术已经具备了宽调速范围,高稳态精度,高转矩输出,快速动态响应及四象限运行等良好的技术性能,近年来,世界各国在高精度速度和位置控制场合,将交流电机伺服控制广泛应用于航空航天器,各种机器人及生活用电器的生产和制造中。交流伺服系统的研究中,永磁同步电动机(PMSM)具有结构简单、运行稳定、损耗小、效率高、电机的形状和尺寸可以灵活多样等优点。和异步电动机相比,它由于是永磁体励磁,无需无功励磁电流,因而效率高,功率因数高,定子电流和定子电阻损耗减小;与电励磁同步电动机相比,永磁同步电动机省去了励磁功率,效率提高,实现了无刷化。加上我国丰富的稀土资源,稀土永磁材料的产量和性能以及生产工艺都已经处于国际先进水平,这为永磁同步电动机的发展提供了良好的基础条件。永磁同步电机的控制理论研究,是多国竞相研究的重点问题。永磁同步电动机最初常用的控制方式是矢量控制。矢量控制可以实现交流电动机的解耦控制使交流电机获得与直流电机一样的控制性能,但是矢量控制引入了大量的解耦计算,使系统变得复杂。因此,在完善矢量控制的基础之上,迫切地希望能找到另外一种 ...
【技术保护点】
1.一种基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法,其特征在于,包括如下步骤:第一步,当逆变器开关管出现开路故障后,先切断电机端口和故障逆变器开关管之间的连接,将电机端口连接至电源中点,通过剩余的开关管对系统拓扑进行容错重构;第二步,三相定子电流ia、ib、ic由电流霍尔传感器采集后,经克拉克3r/2s坐标变换后得到两相静止坐标系下的电流分量iα、iβ;第三步,利用光电编码器计算出三相永磁电机转子的位置θr和实际转速n,实际转速n与给定速度n*作差经过PI控制器得到给定参考转矩Te*;根据给定参考转矩Te*,由最大转矩电流比控制法求得给定参考定子磁链|ψs|*;第四步,通过第二步得到的电流分量iα、iβ以第三步的得到的θr,利用“电流法”估算定子磁链ψs;在两相静止坐标系下,利用磁链分量ψα和ψβ以及iα和iβ计算出本次实时估测的电磁转矩Te;第五步,利用估测的电磁转矩Te与给定转矩通过PI控制器计算负载角的变化量Δδ,再通过磁链分量ψα、ψβ进行三角反正切计算得到定子磁链位置角θs;再并结合第三步计算所得的|ψs|*,算出给定参考电压矢量uα、uβ;第六步,将第五步 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法,其特征在于,包括如下步骤:第一步,当逆变器开关管出现开路故障后,先切断电机端口和故障逆变器开关管之间的连接,将电机端口连接至电源中点,通过剩余的开关管对系统拓扑进行容错重构;第二步,三相定子电流ia、ib、ic由电流霍尔传感器采集后,经克拉克3r/2s坐标变换后得到两相静止坐标系下的电流分量iα、iβ;第三步,利用光电编码器计算出三相永磁电机转子的位置θr和实际转速n,实际转速n与给定速度n*作差经过PI控制器得到给定参考转矩Te*;根据给定参考转矩Te*,由最大转矩电流比控制法求得给定参考定子磁链|ψs|*;第四步,通过第二步得到的电流分量iα、iβ以第三步的得到的θr,利用“电流法”估算定子磁链ψs;在两相静止坐标系下,利用磁链分量ψα和ψβ以及iα和iβ计算出本次实时估测的电磁转矩Te;第五步,利用估测的电磁转矩Te与给定转矩通过PI控制器计算负载角的变化量Δδ,再通过磁链分量ψα、ψβ进行三角反正切计算得到定子磁链位置角θs;再并结合第三步计算所得的|ψs|*,算出给定参考电压矢量uα、uβ;第六步,将第五步得到的给定参考电压矢量分量uα、uβ输入双逆变器PWM调制模块,发出开关频率固定的PWM控制信号给双逆变器,在开关管开路故障下,保证系统的安全、稳定运行。2.根据权利要求1所述的基于改进式SVPWM的永磁同步电机的开绕组容错直接转矩控制方法,其特征在于,所述第三步由最大转矩电流...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴彬玉,赵文祥,朱纪洪,陈浩,陈前,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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