偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法,其步驟包括：采集剩余健康相電流及轉(zhuǎn)子位置角；將剩余健康五相電流變換為及；計(jì)算虛擬定子電流；計(jì)算出虛擬定子磁鏈；判斷虛擬定子磁鏈?zhǔn)噶克帵力缕矫嫔葏^(qū)編號(hào)；輸出控制虛擬定子磁鏈幅值的變量；計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩；輸出控制電磁轉(zhuǎn)矩變量τ；輸出零序電流誤差矢量；將、τ、及送給最優(yōu)開關(guān)矢量表獲得最優(yōu)開關(guān)組合，再作用于剩余五相健康相繞組實(shí)現(xiàn)零序電流、虛擬定子磁鏈幅值及電磁轉(zhuǎn)矩誤差為0控制目標(biāo)。本發(fā)明所述的控制方法解決了偏置60度六相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電機(jī)一相斷路或逆變橋一相故障后繼續(xù)運(yùn)行的難題。
【專利說明】偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前直接轉(zhuǎn)矩控制策略在多相電動(dòng)機(jī)對(duì)稱平衡繞組情況有了較為詳細(xì)研究，并且取得了較為豐富的研究成果。文獻(xiàn)研究表明采用直接轉(zhuǎn)矩控制后，多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有強(qiáng)的轉(zhuǎn)矩控制能力。
[0003]雖然文獻(xiàn)對(duì)多相電動(dòng)機(jī)對(duì)稱平衡繞組無故障情況直接轉(zhuǎn)矩控制策略進(jìn)行了一定研究，但當(dāng)繞組或逆變器故障時(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制容錯(cuò)策略研究還很少，尤其是在多相永磁同步電動(dòng)機(jī)方面還未見有研究成果出現(xiàn)。
[0004]對(duì)于應(yīng)用于軍艦及潛艇推進(jìn)系統(tǒng)、宇航推進(jìn)系統(tǒng)、電動(dòng)/混合燃料汽車驅(qū)動(dòng)、電力機(jī)車牽引等領(lǐng)域的多相電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能否由對(duì)稱平衡繞組運(yùn)行狀態(tài)，通過故障在線判斷方式，連續(xù)安全過渡至容錯(cuò)運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)牽引及推進(jìn)系統(tǒng)連續(xù)高可靠運(yùn)行尤為重要。從公開文獻(xiàn)可見，現(xiàn)有的控制技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)到該控制要求，究其主要原因在于多相電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制容錯(cuò)時(shí)基本理論還沒有真正建立起來。即使，學(xué)者們?cè)噲D直接套用多相電動(dòng)機(jī)對(duì)稱平衡繞組時(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制方法對(duì)繞組或逆變器橋臂故障容錯(cuò)運(yùn)行進(jìn)行了初步的仿真或?qū)嶒?yàn)研究，但從公開資料可見所基于的理論是很不健全的，且轉(zhuǎn)矩控制脈動(dòng)較大。所以，將對(duì)稱平衡繞組無故障時(shí)直接轉(zhuǎn)矩控制理論直接應(yīng)用于繞組或逆變橋故障狀態(tài)顯然不合適，達(dá)不到應(yīng)有的電磁轉(zhuǎn)矩控制效果及優(yōu)越的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行性能，必須對(duì)多相電動(dòng)機(jī)容錯(cuò)型直接轉(zhuǎn)矩控制理論進(jìn)行重新建立。
[0005]雖然學(xué)者們已經(jīng)試圖開始對(duì)多相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制容錯(cuò)理論進(jìn)行研究，但對(duì)多相永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制容錯(cuò)理論的研究還未見任何文獻(xiàn)公開。由于永磁同步電動(dòng)機(jī)中不存在轉(zhuǎn)差，所以多相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)容錯(cuò)型直接轉(zhuǎn)矩控制理論無法應(yīng)用于多相永磁同步電動(dòng)機(jī)中，迫切需要對(duì)多相永磁同步電動(dòng)機(jī)容錯(cuò)型直接轉(zhuǎn)矩控制理論進(jìn)行創(chuàng)新性研究，以進(jìn)一步提高多相永磁同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性，切實(shí)滿足軍艦及潛艇推進(jìn)系統(tǒng)、宇航推進(jìn)系統(tǒng)、電動(dòng)/混合燃料汽車驅(qū)動(dòng)、電力機(jī)車牽引等關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)﹄妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高可靠性要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，該方法能解決偏置60度六相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電機(jī)一相斷路或逆變橋一相故障后繼續(xù)運(yùn)行的難題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于包括以下步驟:
第一步，采集剩余健康相B>電流‘ 及轉(zhuǎn)子位置角g ；第二步，利用公式I中T5正交變換矩陣,將剩余健康五相電流?| ~&變換為α β坐標(biāo)中及零序軸系中yyy:

【權(quán)利要求】
1.一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法,其特征在于包括以下步驟: 第一步，采集剩余健康相B卞電流^ 及轉(zhuǎn)子位置角銬； 第二步，利用公式I中T5正交變換矩陣，將剩余健康五相電流&變換為α β坐標(biāo)中^?&及零序軸系中:
第三步，利用公式8及￡*^計(jì)算虛擬定子電流:
其中為虛擬定子磁鏈，為虛擬轉(zhuǎn)子磁鏈，為定子磁鏈， 為定子電流為轉(zhuǎn)子磁鏈^為相繞組電感；
1XU, =, ? ’7、' 2 ; 第四步，利用公式9、?.?_、虛擬轉(zhuǎn)子磁鏈爐及轉(zhuǎn)子位置角疼計(jì)算出虛擬定子磁:
其中￡畫=OJS^4fc +￡-),‘ = 0球.-L9J, L-、Lm分別為主磁路的直、交軸電感，Wrm =.'?BWf Omef^wljis = .βψ/smffr, iT/為永磁體耦合到相繞組磁鏈幅值； 第五步，判斷虛擬定子磁鏈iT=JfV矢量所處α β平面扇區(qū)編號(hào)縛； 第六步，根據(jù)虛擬定子磁鏈及虛擬定子磁鏈幅值給定經(jīng)磁鏈滯環(huán)比較器，輸出控制虛擬定子磁鏈幅值的變量#:
第七步，利用公式及計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩r_: .= HffjaJrsp}(公式 10) 其中#W為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)； 第八步，將電磁轉(zhuǎn)矩I；及其給定值<，送給轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器，輸出控制電磁轉(zhuǎn)矩變量τ:
，其中為轉(zhuǎn)矩滯環(huán)環(huán)寬； 第九步，將α β平面中定子電流￡^^送給零序電流給定環(huán)節(jié)，輸出對(duì)應(yīng)的零序電流給定值并將及實(shí)際零序電流送給零序電流誤差計(jì)算環(huán)節(jié)，輸出零序電流誤差矢量也Ir:
第十步，將Μι、τ、#及芎同時(shí)送給最優(yōu)開關(guān)矢量表，獲得一組剩余健康五相逆變橋最優(yōu)開關(guān)組合，通過逆變器作用于剩余五相健康相繞組，實(shí)現(xiàn)零序電流誤差、虛擬定子磁鏈幅值誤差及電磁轉(zhuǎn)矩誤差為O控制目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于:所述第四步中虛擬轉(zhuǎn)子磁鏈獲取步驟如下: SI，根據(jù)檢測(cè)的轉(zhuǎn)子位置角0永磁體耦合到相繞組磁鏈幅值WV，計(jì)算出α β坐標(biāo)系中轉(zhuǎn)子磁鏈 Ψ^ψ '.Wlm =Caser^p 二 ^Ψ/ ? 沒,; S2，利用公式8及轉(zhuǎn)子磁鏈1計(jì)算出虛擬轉(zhuǎn)子磁鏈iTafJPV: Wsm=‘ Ψ— =
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于:所述第五步中虛擬定子磁鏈?zhǔn)噶克幧葏^(qū)編號(hào)咚獲取步驟如下: S01，將定子電壓矢量圖α β平面中相鄰的不同向的兩個(gè)虛擬定子電壓矢量之間夾角區(qū)域定義為一個(gè)扇區(qū)，并編號(hào)； S02，提取虛擬定子磁鏈供=^球矢量幅角巧:
S03，結(jié)合SOl和S02，判讀虛擬定子磁鏈所處SOl中α β平面中扇區(qū)編號(hào)縛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于:所述第八步中電磁轉(zhuǎn)矩給定I；視具體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制變量而定:若控制的是電磁轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)直接給定該值；若控制的是轉(zhuǎn)速，則速度控制器輸出即為轉(zhuǎn)矩給定I；;若控制的是轉(zhuǎn)子位置角，則位置控制器輸出即為轉(zhuǎn)矩給定
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于:所述第九步中零序電流給定環(huán)節(jié)具體策略取決于實(shí)際驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制性能指標(biāo)要求，若要求將零序電流控制為零，則零序電流給=O;若要求將剩余健康五相電流控制為幅值平衡，且幅值最小時(shí)，則零序電流給定CiCs為:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偏置60度六相永磁同步電機(jī)缺一相容錯(cuò)型轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于:所述第十步中最優(yōu)開關(guān)矢量表獲取步驟如下: S001，將定子電壓矢量圖zlz2平面中相鄰零序電壓矢量所夾區(qū)域定義為一個(gè)扇區(qū) S002，從減小定子繞組電流諧波出發(fā)，根據(jù)zlz2平面中零序電流矢量的控制誤差矢量+JAis2所處的空間扇區(qū)，確定出一組可以實(shí)現(xiàn)該誤差矢量減小的逆變器開關(guān)組合； S003，根據(jù)虛擬定子磁鏈?zhǔn)噶縏Tjs所處扇區(qū)判斷結(jié)果及S002判斷結(jié)果，判斷S002所獲得的每一組逆變器開關(guān)組合對(duì)虛擬定子磁鏈幅值及電磁轉(zhuǎn)矩控制效果； S004，根據(jù)零序電流誤差矢處的空間扇區(qū)&、虛擬定子磁鏈所處扇區(qū)編號(hào)縳、磁鏈幅值控制變量#、電磁轉(zhuǎn)矩控制變量τ和S003分析結(jié)果，制定一張剩余健康五相逆變器最優(yōu)開關(guān)矢量表，輸出入變量為:零序電流誤差矢量&+JAk2所處的空間扇區(qū)^、虛擬定子磁鏈所處扇區(qū)編號(hào)巧、磁鏈幅值控制變量#、電磁轉(zhuǎn)矩控制變量τ，輸出變量為:剩余健康五相逆變器最優(yōu)開關(guān)狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK104184380SQ201410477291
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】周揚(yáng)忠, 陳小劍, 熊先云, 林曉剛 申請(qǐng)人:福州大學(xué)