【技术实现步骤摘要】
六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统
本专利技术涉及多相电机故障容错控制
，特别是涉及一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统。
技术介绍
与传统三相电机驱动系统相比，多相电机低压大功率输出和容错能力强的特点使其特别适合于供电电压本身受限且对系统安全可靠性要求较高的场合，如电动机车、船舶电力推进、航空航天等领域。六相永磁同步电机结合了多相电机故障冗余、容错控制特性与永磁电机结构简单、功率因数高、体积小等优点，能够改善船舶电力推进系统变换器功率等级、空间谐波引起的结构噪音、时间谐波引起的机械振动、缺相运行时的生存能力等问题，是船舶电力推进机桨传动系统的理想选择。现代大型船舶电力推进系统对安全可靠性提出了越来越高的要求，这就需要推进电机具有较强的容错运行与安全控制能力，使其在故障情况下通过系统重构容错保证电机驱动系统稳定运转。电机驱动控制系统故障包括电机本体故障和变流器故障，电机本体故障包括绕组开路、短路，匝间短路等，变流器故障包括变流器单相或者多相开路、短路等，但这些故障都可以通过故障定位和隔离技术将其转换为电机驱动系统缺相运行状态。因此，针对船舶电力推进六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统进行定子绕组缺相故障容错控制研究具有理论意义和应用价值。六相永磁同步电机具有丰富的控制自由度和灵活的容错控制算法，在不同的中线连接方式下均可实现电机缺相故障运行。目前，六相永磁同步电机常用的缺相故障容错控制策略可以分为三种。最简单的控制方案就是将发生缺相故障的那一套三相绕组切除，只保留...
【技术保护点】
1.一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，包括：/n获取实际电机转速和期望电机转速；/n根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；/n将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；/n获取参数摄动实际向量和负载扰动；/n根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；/n基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；/n获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；/n根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；/n获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；/n根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电...
【技术特征摘要】
1.一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，包括：
获取实际电机转速和期望电机转速；
根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；
获取参数摄动实际向量和负载扰动；
根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；
基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；
获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；
根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；
获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；
根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电流实际值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差；
根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数；
基于所述第二李雅普诺夫函数和所述第二系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；所述电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值；
对所述电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号；
将所述调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对所述六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
2.根据权利要求1所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量，具体包括：
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
将所述第一结果输入所述小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
将所述第二结果输入所述小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
将所述第三结果和所述第四结果输入所述小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
式中，表示第二结果，表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
式中，表示第三结果，表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
式中，表示第四结果，表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；表示小波及后件层的输入值；
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
式中，表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
3.根据权利要求2所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第一李雅普诺夫函数：
eω＝ω-ω*
根据如下公式确定第一系统能量函数：
eq1＝iq1-iq1*
eq2＝iq2-iq2*
式中，V1表示第一李雅普诺夫函数，eω表示转速跟踪误差，ω表示实际电机转速，ω*表示期望电机转速，H1表示第一系统能量函数，kω表示控制增益参数，γ表示负载扰动对转速跟踪误差的影响衰减系数，a1N表示a1的标称值，np表示电机极对数，J表示转动惯量，ψf表示转子永磁体磁链，eq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差，eq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差，iq1表示第一套定子绕组q轴电流实际值，表示第一套定子绕组q轴电流参考值，iq2表示第二套定子绕组q轴电流实际值，表示第二套定子绕组q轴电流参考值，g1表示参数摄动增益矩阵G第一行的转置向量，表示参数摄动的估计误差向量，θp表示参数摄动实际向量，d表示螺旋桨负载扰动。
4.根据权利要求3所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述定子绕组q轴电流参考值包括第一套定子绕组q轴电流参考值和第二套定子绕组q轴电流参考值；
所述第一套定子绕组q轴电流参考值为：
所述第二套定子绕组q轴电流参考值为：
其中，
k1+k2＝1
式中，表示第一套定子绕组q轴电流参考值，表示第二套定子绕组q轴电流参考值，表示两套定子绕组q轴电流总参考值，k1表示第一套定子绕组q轴电流分配系数，k2表示第二套定子绕组q轴电流分配系数，a2N表示a2的标称值，Bω为摩擦系数，表示期望电机转速的导数，t表示时间。
5.根据权利要求4所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第二李雅普诺夫函数：
ed1＝id1-id1*
ed2＝id2-id2*
e01＝i01-i01*
e02＝i02-i02*
式中，V2表示第二李雅普诺夫函数，ed1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差，ed2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差，id1表示第一套定子绕组d轴电流实际值，表示第一套定子绕组d轴电流参考值，id2表示第二套定子绕组d轴电流实际值，表示第...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，谭银朝，郭晓杰，岳昌华，巩方超，宋伟伟，
申请(专利权)人：威海海洋职业学院，哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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