偏置60度六相永磁同步电机缺一相容错型转矩控制方法技术

本发明专利技术涉及一种偏置60度六相永磁同步电机缺一相容错型转矩控制方法,其步骤包括：采集剩余健康相电流及转子位置角；将剩余健康五相电流变换为及；计算虚拟定子电流；计算出虚拟定子磁链；判断虚拟定子磁链矢量所处αβ平面扇区编号；输出控制虚拟定子磁链幅值的变量；计算电磁转矩；输出控制电磁转矩变量τ；输出零序电流误差矢量；将、τ、及送给最优开关矢量表获得最优开关组合，再作用于剩余五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一相断路或逆变桥一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及转子位置角；将剩余健康五相电流变换为及；计算虚拟定子电流；计算出虚拟定子磁链；判断虚拟定子磁链矢量所处αβ平面扇区编号；输出控制虚拟定子磁链幅值的变量；计算电磁转矩；输出控制电磁转矩变量τ；输出零序电流误差矢量；将、τ、及送给最优开关矢量表获得最优开关组合，再作用于剩余五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一相断路或逆变桥一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
目前直接转矩控制策略在多相电动机对称平衡绕组情况有了较为详细研究，并且取得了较为丰富的研究成果。文献研究表明采用直接转矩控制后，多相电机驱动系统具有强的转矩控制能力。 虽然文献对多相电动机对称平衡绕组无故障情况直接转矩控制策略进行了一定研究，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。 对于应用于军舰及潜艇推进系统、宇航推进系统、电动/混合燃料汽车驱动、电力机车牵引等领域的多相电动机直接转矩控制驱动系统，能否由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动机直接转矩控制容错时基本理论还没有真正建立起来。即使，学者们试图直接套用多相电动机对称平衡绕组时直接转矩控制方法对绕组或逆变器桥臂故障容错运行进行了初步的仿真或实验研究，但从公开资料可见所基于的理论是很不健全的，且转矩控制脉动较大。所以，将对称平衡绕组无故障时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及优越的稳态运行性能，必须对多相电动机容错型直接转矩控制理论进行重新建立。 虽然学者们已经试图开始对多相感应电动机直接转矩控制容错理论进行研究，但对多相永磁同步电动机直接转矩控制容错理论的研究还未见任何文献公开。由于永磁同步电动机中不存在转差，所以多相感应电动机容错型直接转矩控制理论无法应用于多相永磁同步电动机中，迫切需要对多相永磁同步电动机容错型直接转矩控制理论进行创新性研究，以进一步提高多相永磁同步电动机直接转矩控制驱动系统的可靠性，切实满足军舰及潜艇推进系统、宇航推进系统、电动/混合燃料汽车驱动、电力机车牵引等关键领域对电动机驱动系统高可靠性要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，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一相断路或逆变桥一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:一种，其特征在于包括以下步骤:第一步，采集剩余健康相B>电流‘ 及转子位置角g ；第二步，利用公式I中T5正交变换矩阵,将剩余健康五相电流?| ~&变换为α β坐标中及零序轴系中yyy: 【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B卞电流^ 及转子位置角銬； 第二步，利用公式I中T5正交变换矩阵，将剩余健康五相电流&变换为α β坐标中^?&及零序轴系中:第三步，利用公式8及￡*^计算虚拟定子电流:其中为虚拟定子磁链，为虚拟转子磁链，为定子磁链， 为定子电流为转子磁链^为相绕组电感； 1XU, =, ? ’7、' 2 ; 第四步，利用公式9、?.?_、虚拟转子磁链炉及转子位置角疼计算出虚拟定子磁:其中￡画=OJS^4fc +￡-),‘ = 0球.-L9J, L-、Lm分别为主磁路的直、交轴电感，Wrm =.'?BWf Omef^wljis = .βψ/smffr, iT/为永磁体耦合到相绕组磁链幅值； 第五步，判断虚拟定子磁链iT=JfV矢量所处α β平面扇区编号缚； 第六步，根据虚拟定子磁链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#:第七步，利用公式及计算电磁转矩r_: .= HffjaJrsp}(公式 10) 其中#W为电机磁极对数； 第八步，将电磁转矩I；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:，其中为转矩滞环环宽； 第九步，将α β平面中定子电流￡^^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送给零序电流误差计算环节，输出零序电流误差矢量也Ir:第十步，将Μι、τ、#及芎同时送给最优开关矢量表，获得一组剩余健康五相逆变桥最优开关组合，通过逆变器作用于剩余五相健康相绕组，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O控制目标。2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于:所述第四步中虚拟转子磁链获取步骤如下: SI，根据检测的转子位置角0永磁体耦合到相绕组磁链幅值WV，计算出α β坐标系中转子磁链 Ψ^ψ '.Wlm =Caser^p 二 ^Ψ/ ? 沒,; S2，利用公式8及转子磁链1计算出虚拟转子磁链iTafJPV: Wsm=‘ Ψ— =3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于:所述第五步中虚拟定子磁链矢量所处扇区编号咚获取步骤如下: S01，将定子电压矢量图α β平面中相邻的不同向的两个虚拟定子电压矢量之间夹角区域定义为一个扇区，并编号； S02，提取虚拟定子磁链供=^球矢量幅角巧:S03，结合SOl和S02，判读虚拟定子磁链所处SOl中α β平面中扇区编号缚。4.根据权利要求1所述的一种，其特征在于:所述第八步中电磁转矩给定I；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I；;若控制的是转子位置角，则位置控制器输出即为转矩给定5.根据权利要求1所述的一种，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=O;若要求将剩余健康五相电流控制为幅值平衡，且幅值最小时，则零序电流给定CiCs为:6.根据权利要求1所述的一种，其特征在于:所述第十步中最优开关矢量表获取步骤如下: S001，将定子电压矢量图zlz2平面中相邻零序电压矢量所夹区域定义为一个扇区 S002，从减小定子绕组电流谐波出发，根据zlz2平面中零序电流矢量的控制误差矢量+JAis2所处的空间扇区，确定出一组可以实现该误差矢量减小的逆变器开关组合； S003，根据虚拟定子磁链矢量TTjs所处扇区判断结果及S002判断结果，判断S002所获得的每一组逆变器开关组合对虚拟定子磁链幅值及电磁转矩控制效果； S004，根据零序电流误差矢处的空间扇区&、虚拟定子磁链所处扇区编号縳、磁链幅值控制变量#、电磁转矩控制变量τ和S003分析结果，制定一张剩余健康五相逆变器最优开关矢量表，输出入变量为:零序电流误差矢量&+JAk2所处的空间扇区^、虚拟定子磁链所处扇区编号巧、磁链幅值控制变量#、电磁转矩控制变量τ，输出变量为:剩余健康五相逆变器最优开关状态。【文档编号】H02P21本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏置60度六相永磁同步电机缺一相容错型转矩控制方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，采集剩余健康相B~F电流及转子位置角；第二步，利用公式1中T5正交变换矩阵，将剩余健康五相电流变换为αβ坐标中及零序轴系中：（公式1） ；第三步，利用公式8及计算虚拟定子电流：（公式8）其中为虚拟定子磁链，为虚拟转子磁链，为定子磁链，为定子电流，为转子磁链，为相绕组电感；，；第四步，利用公式9、、虚拟转子磁链及转子位置角计算出虚拟定子磁链：（公式9）其中，，、分别为主磁路的直、交轴电感，、，为永磁体耦合到相绕组磁链幅值；第五步，判断虚拟定子磁链矢量所处αβ平面扇区编号；第六步，根据虚拟定子磁链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：；第七步，利用公式10、及计算电磁转矩：(公式10)其中为电机磁极对数；第八步，将电磁转矩及其给定值，送给转矩滞环比较器，输出控制电磁转矩变量τ：，其中为转矩滞环环宽；第九步，将αβ平面中定子电流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送给零序电流误差计算环节，输出零序电流误差矢量：；第十步，将、τ、及同时送给最优开关矢量表，获得一组剩余健康五相逆变桥最优开关组合，通过逆变器作用于剩余五相健康相绕组，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，陈小剑，熊先云，林晓刚，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35