[发明专利]一种考虑磁阻转矩的三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑磁阻转矩的三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法，包括如下步骤：建立三相容错内置式永磁电机模型；推导出某一相开路情况下，利用磁阻转矩的容错电流；基于滞环发波，完成正常情况下，基于虚拟信号注入法的最大转矩电流比控制；基于滞环发波，完成i_d＝0控制下的容错；结合所推导出的容错电流以及虚拟信号从注入法，完成一相开路条件下，磁阻转矩的利用。本发明在对电机进行一相开路容错控制的基础上，考虑利用内嵌式永磁同步电机的磁阻转矩，与i_d＝0控制相比，在输出相同转矩的条件下，减小了容错电流幅值，从而降低了铜耗。

技术领域

本发明涉及一种三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法，特别是要利用磁阻转矩的容错控制方法。适用于航空航天、电动汽车等对电机的可靠性以及连续性有较高要求的场合。

背景技术

内嵌式永磁电机因为其高转矩密度、高效率以及高可靠性等特点，在电动汽车牵引、航天航空以及海上巡航系统领域应用越来越广泛。同时，对于飞行器、电动汽车等一些可靠性要求较高的场合，稳定可靠的电机驱动系统尤为重要。因此，容错永磁电机的高可靠性的容错控制方法受到了广泛的关注。

在电机故障中，绕组开路和逆变器开关故障最为常见，并且目前为止，有相当可观的研究是针对传统三相永磁电机、双通道三相永磁电机在开路故障时的容错运行。但是目前这些容错算法大多是基于i_d＝0控制策略，这种容错策略往往忽略了磁阻转矩分量。但是与表贴式永磁电机相比，内嵌式永磁电机有一个突出的特点：凸极特性。也就是说其d轴电感明显小于q轴电感，相应的这就产生了磁阻转矩。因此，在这种情况下，针对内嵌式电机，为了提高系统效率，利用磁阻转矩是必要的，而最大转矩电流比控制是最常用的一种方法。

过去几十年中，国内外学者为实现最大转矩额电流比控制，采用了很多不同的方法。总结来说，分为依赖电机参数和不依赖电机参数的方法。而在不依赖参数的最大转矩额电流比控制方法中，基于极值搜索原理的高频信号注入方法越来越多的应用到内嵌式电机中。但是，一般高频信号注入由于向电机注入了高频信号，因而会产生额外的功率损耗以及转矩波纹。为了解决这一问题，虚拟信号注入法被提出。

发明内容

本发明的目的是为解决现有三相内嵌式永磁电机在一相开路故障运行时考虑磁阻转矩容错控制问题。针对现有容错控制方法均基于i_d＝0控制策略这一现状，提出了三相内嵌式永磁同步电机考虑磁阻转矩的容错控制策略。

本发明采用的技术方案是：当电机发生一相开路故障时，在滞环发波的基础上，采用考虑磁阻转矩的容错电流，结合修正的虚拟信号注入法，实现电机容错平稳运行。

一种考虑磁阻转矩的三相容错内置式永磁电机的开路容错控制方法，包括如下步骤：

步骤1，建立三相容错内置式永磁电机模型；

步骤2，推导出某一相开路情况下，利用磁阻转矩的容错电流；

步骤3，基于滞环发波，完成正常情况下，基于修正虚拟信号注入法的最大转矩电流比控制；

步骤4，基于滞环发波，完成i_d＝0控制下的容错；

步骤5，结合所推导出的容错电流以及虚拟信号从注入法，完成一相开路条件下，磁阻转矩的利用。

进一步，所述步骤2的具体过程为：

步骤2.1，内嵌式永磁同步电机的磁阻转矩计算公式为：

其中，T_r是磁阻转矩；L_k是每相自感；M_kj是k相和j相的互感，k,j＝1,2,3分别代表A、B、C三相；θ_m是机械角度。