一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法技术方案

本发明专利技术公开了电机控制领域的一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法，所述控制方法如下：先计算驱动系统的推力需求指令，然后将故障后的推力需求指令转换到推力电流指令，得到系统推力电流需求，并采用谐波对称注入的方式分配至每台电机，接着计算电机的dq轴电压，将电机dq轴电压指令转换到电机abc轴电压指令，计算故障导致的相电压偏移和偏移后的相电压指令，利用电压分配模块，将电机电压指令分配至电机剩余相桥臂，最后采用SPWM调制策略，将相电压指令转换至占空比指令。本发明专利技术方法能够实现半集中开绕组电机驱动系统的开路容错控制，相对于现有的开绕组容错控制方法，该发明专利技术能够减少系统的损耗。该发明专利技术能够减少系统的损耗。该发明专利技术能够减少系统的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法


[0001]本专利技术属于电机控制领域，具体涉及一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法。

技术介绍

[0002]半集中式开绕组电机驱动系统具有传统开绕组电机驱动系统的优点(调速范围宽、多电平调制以及容错能力强)，另外能够减少开关器件的使用，有效克服开绕组系统的开关管故障概率高的问题，提高系统的安全性和可靠性。因此对于多电机系统，半集中式开绕组驱动系统是一个较优越的解决方案。
[0003]然而，虽然半集中式开绕组驱动系统可以减少开关器件的使用，降低系统的故障率，但是仍然存在开关管开路故障的情况。因此需要对于该驱动系统中的开关管开路故障，需要进行相应的容错控制。现阶段还没有针对半集中式开绕组系统的开路容错控制策略，有部分研究是针对传统开绕组结构的开路容错，主要分为两个方面：第一种是损耗最小化，通常是通过调整d轴电流降低系统的损耗；另一种转矩波动最小化，对于三次谐波磁链较大的电机，抑制谐波磁链带来的转矩波动，这两种容错控制策略主要是针对单台三相电机。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法，所述控制方法如下：
[0007]先计算驱动系统的推力需求指令F
*
，然后将故障后的推力需求指令F
*
转换到推力电流指令，得到系统推力电流需求并采用谐波对称注入的方式分配至每台电机，接着利用电流PI闭环调节器计算电机的dq轴电压，将电机dq轴电压指令转换到电机abc轴电压指令，计算故障导致的相电压偏移和偏移后的相电压指令，利用电压分配模块，将电机电压指令分配至电机剩余相桥臂，最后采用SPWM调制策略，将相电压指令转换至占空比指令。
[0008]优选地，所述推力需求指令F
*
通过速度PI闭环调节器计算出，F
*
如下：
[0009]F
*
＝k
p
(v
*
‑
v)+k
i
∫(v
*
‑
v)dt
[0010]优选地，所述系统推力电流需求如下：
[0011][0012]采用谐波对称注入的方式分配至每台电机：
[0013][0014]优选地，所述dq轴电压计算如下；
[0015][0016][0017]优选地，将所述dq轴电压指令转换到abc轴电压指令：
[0018][0019][0020]优选地，所述相电压偏移如下：
[0021]Δu
I
＝
‑
ω
e
ψ
f1_x sinθ
I
[0022]Δu
II
＝
‑
ω
e
ψ
f1_x sinθ
II
[0023]优选地，所述相电压指令如下：
[0024][0025][0026]优选地，将电机电压指令分配至电机剩余相桥臂如下：
[0027][0028][0029]本专利技术的有益效果：
[0030]1、本专利技术方法能够实现半集中开绕组电机驱动系统的开路容错控制，相对于现有的开绕组容错控制方法，该专利技术能够减少系统的损耗。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是本专利技术中半集中式开绕组驱动系统拓扑图；
[0033]图2是本专利技术中故障前后的电机I三相电流图；
[0034]图3是本专利技术中故障前后的电机II三相电流图；
[0035]图4是本专利技术中故障前后的驱动系统的速度图；
[0036]图5是本专利技术中故障前后电机I的q轴电流图；
[0037]图6是本专利技术中故障前后电机II的q轴电流图；
[0038]图7是本专利技术中故障前后电机I、电机II和驱动系统的推力图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]请参阅图1至图7所示，本专利技术提出一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法，选取两台初级永磁直线电机对控制方法的开路容错控制性能进行验证。该直线电机的参数均为：定子相电阻3Ω，定子相电感L
d
＝L
q
＝L
s
＝33.5mH，永磁体磁链为0.125Wb。
[0041]控制方法具体步骤如下：
[0042](1)针对单相逆变器开路的半集中式开绕组驱动系统，通过速度PI闭环调节器，计算出推力需求指令F
*
；
[0043]F
*
＝k
p
(v
*
‑
v)+k
i
∫(v
*
‑
v)dt
[0044]式中，v和v*为电机的参考速度和实际速度，k
p
和k
i
分别为比例积分系数；
[0045](2)将故障后的推力需求转换到推力电流指令：
[0046][0047]式中，是系统推力电流需求，τ
s
是电机的双极距，ψ
f1_x
是电机永磁体磁链。
[0048]并采用谐波对称注入的方式分配至每台电机：
[0049][0050]式中，和是电机推力电流指令，θ
I
是电机I的电角度，γ是两台电机之间的夹角。
[0051](3)利用电流PI闭环调节器计算电机的dq轴电压；
[0052][0053][0054]式中，i
d_I
，i
q_I
，分别为电机I的实际dq轴电流和参考dq轴电流；i
d_II
，i
q_II
，分别为电机II的实际dq轴电流和参考dq轴电流；u
d_I
，u
q_I
，u
d_II
，u
q_II
为电机I和电机II的电压需求；k
p_d_I
，k
i_d_I
，k
p_d_II
，k
i_d_II
分别为电机I和电机II的d轴比例积分系数；k
p_q_I
，k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半集中式开绕组电机驱动系统容错控制方法，其特征在于，所述控制方法如下：步骤1：针对单相逆变器开路的半集中式开绕组驱动系统，通过速度PI闭环调节器，计算出推力需求指令F
*
；F
*
＝k
p
(v
*
‑
v)+k
i
∫(v
*
‑
v)dt式中，v和v*为电机的参考速度和实际速度，k
p
和k
i
分别为比例积分系数；步骤2：将故障后的推力需求转换到推力电流指令：式中，是系统推力电流需求，τ
s
是电机的双极距，ψ
f1_x
是电机永磁体磁链；并采用谐波对称注入的方式分配至每台电机：式中，和是电机推力电流指令，θ
I
是电机I的电角度，γ是两台电机之间的夹角；步骤3：利用电流PI闭环调节器计算电机的dq轴电压；步骤3：利用电流PI闭环调节器计算电机的dq轴电压；式中，i
d_I
，i
q_I
，分别为电机I的实际dq轴电流和参考dq轴电流；i
d_II
，i
q_II
，分别为电机II的实际dq轴电流和参考dq轴电流；u
d_I
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，田伟杰，程明，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：