【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机容错控制和电机温度分析领域，尤其是涉及一种基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法及系统。
技术介绍
1、六相电机因其多控制自由度和出色的容错能力在高性能和高可靠的应用场合使用日益广泛，近几年，我国在无人潜航器、多电无人平台、航空设备与潜艇作动器、舰艇及装甲车推进装置等诸多高端装备领域大力推进六相永磁同步电动机的技术发展。
2、当六相电机发生单相开路故障进入容错模式后，由于绕组电流分布和磁场分布的变化，电机温度会相应升高，影响电机运行，甚至可能引发绕组绝缘老化、永磁体退磁和烧毁电机等问题，因此，需要对容错模式下电机系统的温升情况进行限制。此外，电机在进入容错模式后系统的性能也会有所降低，最小铜耗容错模式通过对谐波平面电流进行约束减小了容错状态下的铜耗，相对提升了其运行效率，但其绕组电流分配不均匀，电机最大转矩输出能力较差；最大转矩输出容错模式通过使基波平面电流幅值尽可能大来提高其转矩输出能力，但其谐波平面电流使其铜耗较大，效率较低。两种容错模式都只针对了电机运行的一种性能，没有将效率和最大转矩输出能力综合考虑。
3、在现有技术中，针对电机容错运行的温升问题，大部分只考虑电机绕组绝缘耐温，通过绕组温度对容错运行的电流进行限制，并没有考虑到在进入容错模式后永磁体温升问题以及其所引发的容错模式下涡流损耗变化甚至永磁体退磁等问题。针对电机容错运行性能方面，现有技术中大部分只针对提升容错后效率这一个性能指标进行优化，并没有从效率和最大转矩输出能力两方面进行综合考量。此外，现有技术中大部分研究只
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法及系统，用于解决不对称六相永磁同步电机在发生单相故障后容错运行时电机系统温升引起的一系列热问题，并提高电机系统在容错模式下运行时的性能和可靠性。
2、本专利技术按以下技术方案实现：
3、本专利技术提供了一种基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，所述方法包括：
4、根据容错模式下不同工况时的电机温度，对电机的运行区域进行划分；
5、构建以电机温升为约束条件，容错模式下效率和最大转矩输出能力为双优化目标的优化函数；
6、获取容错模式下电机维持原工况运行的温度，并判断出其所处的运行区域；
7、根据其所处的运行区域进行目标函数优化控制，自适应的对容错模式进行选择，使得电机在温度阈值范围内转矩输出和效率达到最优。
8、在一种实施方式中，所述容错模式包括最小铜耗容错模式和最大转矩输出容错模式，所述根据容错模式下不同工况时的电机温度，对电机的运行区域进行划分，具体步骤包括：
9、对电机实物进行两种容错模式下不同工况时的电机温度测量，获取温升情况；
10、根据温升情况拟合出两种容错模式下全速域范围内温度关于转矩的映射图谱t(te,n)；
11、根据电机绕组和永磁体所能承受的最高温度对全速域范围内温度关于转矩的映射图谱进行区域划分，建立容错模式下电机运行的健康区、亚健康区、濒危区和失效区。
12、在一种实施方式中，当容错模式下电机运行在健康区时，温度不会影响该工况下电机的运行，电机不必考虑热问题，能够安全可靠的运行；
13、当容错模式下电机运行在亚健康区时，在该工况下电机能够正常运行，该区域作为电机容错模式下运行在健康状态和非健康状态的过渡阶段；
14、当容错模式下电机运行在濒危区时，电机能够安全运行，但温度接近电机运行的温度阈值，较长时间运行在该区域会对电机产生危害，此区域作为电机防止超过温度阈值的保护区域；
15、电机不能运行在失效区，否则运行过程中会产生严重的热问题，损害电机。
16、在一种实施方式中，容错模式下电机运行的各区域可通过温度极限和各运行区域临界温度的来设定，设定的表达式如下：
17、t极限＝min(t绕组,t永磁体)
18、t3＝85％t极限
19、t2＝75％t极限
20、t1＝50％t极限
21、其中，温度极限t极限由绕组最高承受温度和永磁体最高承受温度中的最小值表示，t3为濒危区和失效区的临界温度，t2为亚健康区和濒危区的临界温度，t1为健康区和亚健康区的临界温度。
22、在一种实施方式中，所述优化函数还通过设计效率权重因子σ，表征在特定的应用场合下电机对效率和最大转矩输出能力的需求情况；当电机应用在对效率需求高的场所，通过调高权重因子来满足效率需求；当电机应用在对过载能力需求高的场所，通过调低权重因子，来满足最大输出转矩能力的需求。
23、在一种实施方式中，所述优化函数为：
24、
25、其中，η为电机效率，te_max为电机最大转矩输出，te_n为电机额定转矩，σ为效率权重因子，所述电机效率η和电机最大转矩输出te_max通过映射图谱η(te,n)和te_max(te,n)获取。
26、在一种实施方式中，所述根据其所处的运行区域进行目标函数优化控制，自适应的对容错模式进行选择，包括：
27、当两种容错模式均运行在失效区，根据目标函数优化控制，调整负载并自适应选择容错模式；
28、当一种容错模式运行在失效区，另一种容错模式运行在濒危区或亚健康区，选择未进入失效区的容错模式运行，若温度接近阈值则进行自适应减载操作；
29、当两种容错模式均运行在濒危区，自适应减载并选择容错模式；
30、当一种容错模式运行在濒危区，另一种容错模式运行在亚健康区或健康区，根据电机温升情况，选择亚健康区或健康区运行的容错模式；
31、当一种容错模式运行在亚健康区，另一种容错模式运行在健康区，或两种容错模式均运行在健康区或亚健康区，无需考虑温度影响，通过目标函数优化控制，自适应地选择容错模式。
32、在一种实施方式中，所述根据其所处的运行区域进行目标函数优化控制，自适应的对容错模式进行选择后，该方法还包括：
33、若容错模式下保持原运行工况，不能满足温度阈值范围，可根据温度调整负载，进行减载操作，寻求减载操作后的最优容错模式运行状态；
34、若容错模式下发生工况改变，求解工况改变后的容错运行区域，若未超过温度阈值范围，则通过目标函数优化控制自适应的对容错模式进行切换；若超过温度阈值范围，则通过目标函数优化控制，禁止运行工况的改变。
35、在一种实施方式中，在实施基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法过程中，还包括:
36、若电机在一段时间内温度持续上升，继续通过目标函数优化控制进行容错模式切换或负载调节；
37、若电机在一段时间内温度在一定范围内上下波动，在保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述容错模式包括最小铜耗容错模式和最大转矩输出容错模式，所述根据容错模式下不同工况时的电机温度，对电机的运行区域进行划分，包括：
3.根据权利要求2所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，容错模式下电机运行的各区域可通过温度极限和各运行区域临界温度的来设定，设定的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述优化函数还通过设计效率权重因子σ，表征在特定的应用场合下电机对效率和最大转矩输出能力的需求情况；当电机应用在对效率需求高的场所，通过调高权重因子来满足效率需求；当电机应用在对过载能力需求高的场所，通过调低权重因子，来满足最大输出转矩能力的需求。
6.根据权利要求5所述的基于温度约束的六相电机容错模
7.根据权利要求6所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述根据其所处的运行区域进行目标函数优化控制，自适应的对容错模式进行选择，包括：
8.根据权利要求7所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述根据其所处的运行区域进行目标函数优化控制，自适应的对容错模式进行选择后，该方法还包括：
9.根据权利要求7或8所述的基于温度约束的电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，在实施基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法过程中，还包括:
10.一种基于温度约束的电机容错模式自适应切换系统，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述容错模式包括最小铜耗容错模式和最大转矩输出容错模式，所述根据容错模式下不同工况时的电机温度，对电机的运行区域进行划分，包括：
3.根据权利要求2所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，容错模式下电机运行的各区域可通过温度极限和各运行区域临界温度的来设定，设定的表达式如下：
5.根据权利要求1所述的基于温度约束的六相电机容错模式自适应切换方法，其特征在于，所述优化函数还通过设计效率权重因子σ，表征在特定的应用场合下电机对效率和最大转矩输出能力的需求情况；当电机应用在对效率需求高的场所，通过调高权重因子...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤昊岳，董志聪，李伟力，韩国强，程鹤，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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