开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，所述方法包括以下步骤：建立开绕组永磁同步电机的数学模型，获取所述数学模型在正常工况下运行特性；获取开绕组永磁同步电机在断相故障条件下的电流和转矩运行特性；根据所述正常工况下运行特性、以及断相故障条件下运行特性，设计一种故障前后不需要改变控制器结构的预测容错控制器，所述预测容错控制器可应用于正常运行状态，又可在故障运行状态下抑制转矩、转速波动。本发明专利技术设计的控制器既可应用于正常运行状态，又可在故障运行状态下抑制转矩、转速波动，实现了故障前后无需切换控制器的目的。

Design Method of Predictive Fault Tolerant Controller for Unwinding Permanent Magnet Synchronous Motor

The invention discloses a design method of a predictive fault-tolerant controller for an open-winding permanent magnet synchronous motor, which includes the following steps: establishing a mathematical model of the open-winding permanent magnet synchronous motor, obtaining the operation characteristics of the mathematical model under normal working conditions; obtaining the current and torque operation characteristics of the open-winding permanent magnet synchronous motor under phase-breaking fault conditions; and according to the normal working conditions. A predictive fault-tolerant controller without changing the structure of the controller before and after the fault is designed. The predictive fault-tolerant controller can be applied to normal operation and can restrain the fluctuation of torque and speed under the fault operation. The controller designed by the invention can be used in normal operation state, and can restrain the fluctuation of torque and speed in fault operation state, thus realizing the goal of no switching controller before and after fault.

【技术实现步骤摘要】
开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法
本专利技术涉及开绕组永磁同步电机控制领域，尤其涉及一种对开绕组永磁同步电机断相故障下运行的预测容错控制器的设计方法。
技术介绍
逆变器或永磁同步电机故障可能会造成系统的不稳定，导致整体性能的恶化。因此，对于需要高可靠性的特殊场合，如牵引和航天领域，经典的二级六开关逆变器驱动的永磁同步电机便不再适用。可以采用多种方式提高可靠性，一种典型的解决方案是在电机侧和逆变器侧采用多相结构。这种多相结构具有很大的优越性，可以提高功率变换能力，并减小转矩脉动。此外，这种多相驱动器具有较高的可靠性和良好的容错能力，因为多相电机增加了控制自由度，只要适当调节x-y电流分量便可以维持气隙磁链。然而，在传统的三相PMSM(永磁同步电机)正常运行的情况下，其中一相发生断相故障后，需要独立地调节其余两相中的电流，以便电机能够成功地实现容错操作。换言之，在三相永磁同步电机其中一相开路后，为了获得不间断的旋转磁场需要零序电流分量。这就要求电机的中性点容易获取。一种有效的解决方案是打开Y形连接的定子绕组的中性点，并将绕组两端分别与两个标准的六开关三相逆变器连接，这两个逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立开绕组永磁同步电机的数学模型，获取所述数学模型在正常工况下运行特性；获取开绕组永磁同步电机在断相故障条件下的电流和转矩运行特性；根据所述正常工况下运行特性、以及断相故障条件下运行特性，设计一种故障前后不需要改变控制器结构的预测容错控制器，所述预测容错控制器可应用于正常运行状态，又可在故障运行状态下抑制转矩、转速波动。

【技术特征摘要】
1.一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：建立开绕组永磁同步电机的数学模型，获取所述数学模型在正常工况下运行特性；获取开绕组永磁同步电机在断相故障条件下的电流和转矩运行特性；根据所述正常工况下运行特性、以及断相故障条件下运行特性，设计一种故障前后不需要改变控制器结构的预测容错控制器，所述预测容错控制器可应用于正常运行状态，又可在故障运行状态下抑制转矩、转速波动。2.根据权利要求1所述的一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，其特征在于，所述开绕组永磁同步电机在断相故障条件下的电流和转矩运行特性具体为：三相电流表示为：ia,f＝0考虑三次反电动势影响后，电磁转矩表示为：其中，I为三相电流幅值；θm为转子位置角；np为永磁同步电机极对数；iq和i0，3分别为同步旋转坐标系下d轴电流和零序电流三倍频分量；ψf1为转子磁链基波幅值，ψf3为转子磁链三次谐波幅值。3.根据权利要求1所述的一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，其特征在于，所述预测容错控制器包括：转速环控制器、dq轴电流环控制器、零序电流控制器，所述转速环控制器作为外环控制器，dq轴电流环控制器和零序电流控制器共同构成内环控制器。4.根据权利要求3所述的一种开绕组永磁同步电机预测容错控制器的设计方法，其特征在于，所述转速环控制器将谐振控制项内嵌入转速方程中，其表达式为：[1+GR,2]-1[1+GR,4]-1ωm(k+1)＝[1+GR,2]-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋战锋，周凤娇，宋宏旭，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12