【技术实现步骤摘要】
一种基于永磁容错电机的电驱动系统及其容错控制方法
本专利技术涉及电驱动系统控制
,特别是一种基于永磁容错电机的电驱动系统及其容错控制方法。
技术介绍
随着电力电子技术、电机控制技术以及稀土永磁材料的发展,永磁电机迎来了新的发展机遇和挑战,除了要求高功率密度和高效率外,同时还需具备高输出性能和高可靠性,这已成为永磁电机发展的关键所在。然而,当电机发生故障后,由于电机的非对称运行,输出转矩将出现脉动,产生较大的机械噪声,导致系统的整体性能下降,尤其是输出功率大大降低,甚至不能正常工作,严重危害了系统的安全。因此,对于当前的电驱动系统,除了满足特定功能外,还必须具备高可靠性和强容错性。对于要实现电机驱动系统的高可靠性和强容错性,就需要采取相应的容错控制方法,才能使系统在一定故障的情况下仍然能够继续稳定工作。现有的电驱动系统因为其应用的场景与要求越来越苛刻,如有时需要要求系统在高机动复杂条件下仍然能够实现对控制目标的快速动态响应与精确定位。然而,现有的电驱动系统容错控制方法仍存在以下问题:不能同时满足系统在高机动复杂条件下的快速动态响应与精确定位,不能很好地处理系统功率开关管开路和短路故障,以及无法满足多相绕组或多个功率开关管同时故障的容错。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于永磁容错电机的电驱动系统及其容错控制方法,以实现永磁容错电机驱动系统的快速动态响应和精确定位,以及不同电气故障单独或同时出现的容错控制。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种基于永磁容错电机的电驱动系统,包括永磁容错电机、速度传感器、方向机、执行机构、位置陀螺仪、开路短路故障 ...
【技术保护点】
1.一种基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,包括永磁容错电机、速度传感器、方向机、执行机构、位置陀螺仪、开路短路故障诊断器、开路短路故障处理器、操纵台、模态切换控制器、PI调节器、直接电流控制器、数字滞环控制器、逆变器、双向晶闸管;所述的永磁容错电机,其定子包括两套相互独立的对称的电枢绕组,分别为绕组ABC和绕组XYZ;速度传感器用于采集电机转子位置角θr,并对转子位置角θr求微分得到电机转子机械角速度ωr;永磁容错电机通过方向机驱动执行机构移动运行,位置陀螺仪用于采集执行机构的位置信号θt;开路短路故障诊断器采集绕组ABC和绕组XYZ的电流iA、iB、iC、iX、iY、iZ进行故障诊断,并将故障诊断结果输出至开路短路故障处理器;开路短路故障处理器通过控制两个双向晶闸管实现系统容错运行;操纵台用于给定执行机构位置信号θt*、给定电机速度信号ωr*;模态切换控制器用于选择稳定工作模态或动态工作模态,稳定工作模态时通过操纵台给定执行机构位置信号θt*,动态工作模态时通过操纵台给定电机速度信号ωr*;所述永磁容错电机的绕组ABC和绕组XYZ分别对应一路PI调节器、直接电流控制器、数字滞 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,包括永磁容错电机、速度传感器、方向机、执行机构、位置陀螺仪、开路短路故障诊断器、开路短路故障处理器、操纵台、模态切换控制器、PI调节器、直接电流控制器、数字滞环控制器、逆变器、双向晶闸管;所述的永磁容错电机,其定子包括两套相互独立的对称的电枢绕组,分别为绕组ABC和绕组XYZ;速度传感器用于采集电机转子位置角θr,并对转子位置角θr求微分得到电机转子机械角速度ωr;永磁容错电机通过方向机驱动执行机构移动运行,位置陀螺仪用于采集执行机构的位置信号θt;开路短路故障诊断器采集绕组ABC和绕组XYZ的电流iA、iB、iC、iX、iY、iZ进行故障诊断,并将故障诊断结果输出至开路短路故障处理器;开路短路故障处理器通过控制两个双向晶闸管实现系统容错运行;操纵台用于给定执行机构位置信号θt*、给定电机速度信号ωr*;模态切换控制器用于选择稳定工作模态或动态工作模态,稳定工作模态时通过操纵台给定执行机构位置信号θt*,动态工作模态时通过操纵台给定电机速度信号ωr*;所述永磁容错电机的绕组ABC和绕组XYZ分别对应一路PI调节器、直接电流控制器、数字滞环控制器、逆变器、双向晶闸管,其中:PI调节器通过模态切换控制器获取对应工作模态的外环给定信号;直接电流控制器接收PI调节器的输出信号、电机转子位置角θr以及开路短路故障处理器输出结果,得到故障后各相电流给定值;数字滞环控制器接收故障后各相电流给定值,并采集对应绕组各相电流,处理得到逆变器驱动信号;逆变器接收逆变器驱动信号,驱动永磁容错电机容错运行,永磁容错电机通过方向机驱动执行机构移动运行。2.根据权利要求1所述的基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,所述的永磁容错电机,每套绕组分别由一套三相全桥驱动电路进行驱动。3.根据权利要求1或2所述的基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,所述永磁容错电机,由十二槽的定子和五对极表贴式永磁体转子组成,十二槽定子中包括两套相互独立且对称的三相单层集中式隔齿绕制的电枢绕组,分别为ABC绕组和XYZ绕组;转子采用转子磁钢离心式结构。4.根据权利要求1所述的基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,所述模态切换控制器用于选择稳定工作模态或动态工作模态,具体为:当系统为稳定工作模态时,通过模态切换控制器控制开关接通S1,通过操纵台给定执行机构位置信号θt*,构成外环位置环、内环电流环的位置控制系统进行控制;当系统为动态工作模态时,通过模态切换控制器控制开关接通S2,通过操纵台给定电机速度信号ωr*,构成外环速度环、内环电流环的速度控制系统进行控制。5.根据权利要求1所述的基于永磁容错电机的电驱动系统,其特征在于,所述开路短路故障诊断器采集绕组AB...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋雪峰,李运之,王绍帅,徐波,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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