【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多相电机容错控制领域，尤其是涉及一种谐波平面开闭环模式组合应用的多相永磁电机预测容错控制方法。
技术介绍
1、近些年，多相电机广泛的应用在各种领域，包括混合动力汽车、电动飞机和船舶全电推进等。相数的增加使得电机的控制自由度增加。因此，相较于传统的三相电机，多相电机可以更好的容错运行。与此同时，围绕着多相电机的容错控制策略也受到了广泛的关注。很多传统的控制策略被应用到电机的故障状态下，例如矢量控制和直接转矩控制。但是容错矢量控制仍然具有复杂的坐标变换和较慢的动态响应速度。而容错直接转矩控制又有着静态性能差的问题。模型预测控制的控制结构和较快的动态响应速度受到了国内外学者的青睐。
2、中国专利(cn111162707a)公开了一种永磁同步电机有限集无模型容错预测控制方法及系统，能够解决传统有限集模型预测控制方法在电机发生参数摄动和永磁体失磁故障时模型失配导致系统性能下降的问题；但该方法引入了滑模控制器，增加了系统复杂度。中国专利(cn113659893a)公开了一种考虑全参数变化的鲁棒模型预测电流容错控制方法，该方法可以消除几乎所有参数的失配对系统带来的影响，从而提高了控制系统的输出性能，并增强了开路故障下的参数鲁棒性；但是上述方法都没有考虑故障下的谐波抑制，电流性能不尽如人意。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种谐波平面开闭环模式组合应用的多相永磁电机预测容错控制方法，解决传统容错方法谐波抑制效果不好、静态性能差的问题，提升了多相
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种谐波平面开闭环模式组合应用的多相永磁电机预测容错控制方法：
4、求解价值函数，获取基波平面的参考电压矢量；
5、搭建pi控制器，获取谐波平面的参考电压矢量；
6、基于开路故障下的矢量偏移特性，对所述基波平面的参考电压矢量进行反电势补偿；
7、根据开路故障下的基本电压矢量图确定参与谐波平面闭环控制的待选矢量集；
8、优化空间矢量合成方法，同时合成基波平面与谐波平面的参考电压矢量，并计算闭环控制模式下矢量的占空比；
9、根据开路故障下的基本电压矢量图预先合成虚拟电压矢量，作为谐波平面开环控制的待选矢量集，利用虚拟电压矢量合成基波平面的参考电压矢量，并计算开环控制模式下矢量的占空比；
10、根据闭环控制模式下矢量的占空比大小选择应用的谐波平面控制模式；
11、基于选择的控制模式，重新安排开关序列，使用所述占空比安排非标准化的pwm波形作用于电机。
12、进一步的技术方案，所述待选矢量集包括：
13、cvi(i＝1,2...9)＝[u9,u8,u12,u14,u6,u7,u3,u1,u9]
14、svj(j＝1,2)＝[u10,u5]
15、式中，cvi表示待选矢量集合，svj表示待选小矢量集合。
16、更进一步的技术方案，所述优化空间矢量合成方法，同时合成基波平面与谐波平面的参考电压矢量，具体为：
17、谐波平面的y轴存在误差：
18、δuy＝uy_opt-d1imag(cvsector_xy)-d2imag(cvsector+1_xy)
19、式中，uy_opt为谐波平面的参考电压矢量，d1和d2分别表示cvsector、cvsector+1的占空比，sector为基波平面参考电压矢量的扇区号，cvsector_xy代表cvsector在谐波平面的对应矢量，imag(a)表示获a的y轴或者β轴的分量；
20、使用下列判断条件选择小矢量：
21、
22、矢量的占空比为：
23、
24、式中，d3表示svj的占空比，real(a)表示获a的x轴或者α轴的分量，uopt_com表示补偿后的基波平面的参考电压矢量，svj_xy代表svj在谐波平面的对应矢量。
25、更进一步的技术方案，所述根据闭环控制模式下矢量的占空比大小选择应用的谐波平面控制模式，具体为：
26、如果d1+d2<1，有时间作用小矢量；在此基础上，如果d1+d2+d3>1，执行过调制算法，否则，无需操作；
27、如果d1+d2>1，没有时间作用小矢量，切换成开环控制模式。
28、进一步的技术方案，所述求解价值函数，获取基波平面的参考电压矢量，具体过程为：
29、建立以dq轴电流为约束的价值函数：
30、
31、式中，和为dq轴的给定电流，和为k+2时刻dq轴的电流，因采用d轴电流为零的控制方式，所以
32、通过前向差分离散法及一差拍的延时补偿，将k+2时刻的dq轴电流写为：
33、
34、式中，和为k+1时刻dq轴的电流，和为k+1时刻dq轴的电压，ld和lq为dq轴的电感，rs为定子电阻，ωe为电角速度，ψf为永磁体磁链，ts为控制周期；
35、将式(2)代入式(1)，得：
36、
37、利用式(4)对式(3)进行优化求解，得到式(5)所示的基波平面的参考电压矢量；
38、
39、
40、更进一步的技术方案，基于开路故障下的矢量偏移特性，对所述基波平面的参考电压矢量进行反电势补偿，具体为：
41、在a相开路故障的情况下，a相的相电压等于a相的反电势；其余健康相的相电压表示为：
42、
43、式中，si＝b,c,d,e代表桥臂的开关信号，udc代表母线电压；
44、基于电压矢量的偏移，对基波平面的参考电压矢量进行反电势补偿：
45、利用下式将相电压变换到α-β平面：
46、
47、式中，uα、uβ、ux和uy分别代表α、β，x、y轴的电压；
48、由a相反电势引起的矢量偏移量表示为：
49、
50、式中，eα、eβ和ey分别为表α、β、y轴的偏移量，θ为转子的电角度，backemfa为a相的反电势；
51、根据矢量偏移量对基波平面的参考电压矢量进行补偿，得到补偿后的基波平面的参考电压矢量：
52、
53、更进一步的技术方案，所述虚拟电压矢量为：
54、vvvm(m＝1,2...9)＝[v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8,v1]
55、且：v1＝u9，v2＝0.382u13+0.618u8，v3＝0.191u10+0.809u12，v4＝0.382u4+0.618u14，v5＝u6，v6＝0.382u2+0.618u7，v7＝0.191u5+0.809u3，v8＝0.382u11+0.618u1，u1-u14均为基本电压。
56、更本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种谐波平面开闭环模式组合应用的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述待选矢量集包括：
3.根据权利要求2所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述优化空间矢量合成方法，同时合成基波平面与谐波平面的参考电压矢量，具体为：
4.根据权利要求3所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述根据闭环控制模式下矢量的占空比大小选择应用的谐波平面控制模式，具体为：
5.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述求解价值函数，获取基波平面的参考电压矢量，具体过程为：
6.根据权利要求5所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，基于开路故障下的矢量偏移特性，对所述基波平面的参考电压矢量进行反电势补偿，具体为：
7.根据权利要求3所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述虚拟电压矢量为：
8.根据权利要求7所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述开环控制模式下矢量的占
9.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述波平面的参考电压矢量的获取方法为：采样得到y轴电流，给定的y轴电流为0，经过PI控制器整定得到谐波平面的参考电压矢量。
10.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述重新安排开关序列，采用如下方式：将低电平安排在周期的左边，高电平安排在周期的右边，使得每个周期内的开关都是从低到高。
...【技术特征摘要】
1.一种谐波平面开闭环模式组合应用的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述待选矢量集包括：
3.根据权利要求2所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述优化空间矢量合成方法，同时合成基波平面与谐波平面的参考电压矢量，具体为：
4.根据权利要求3所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述根据闭环控制模式下矢量的占空比大小选择应用的谐波平面控制模式，具体为：
5.根据权利要求1所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于，所述求解价值函数，获取基波平面的参考电压矢量，具体过程为：
6.根据权利要求5所述的多相永磁电机预测容错控制方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵文祥，王化南，朱纪洪，吉敬华，徐政，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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