[发明专利]一种基于CPWM的三相永磁电机最大转矩电流比容错控制方法

说明书

本发明公开了一种基于CPWM的三相永磁电机最大转矩电流比容错控制方法，包括如下步骤：检测电机转速，将给定转速ω^*_r与反馈转速ω_r比较，利用PI控制器得到q轴给定电流i^*_q；根据采样的相电流判断故障信息，闭合开关S₁；通过降阶矩阵变换得到d‑q轴反馈电流i_dm，i_qm；计算故障状态下的d‑q轴电压u_dm，u_qm；将所得到的d‑q轴电压u_dm，u_qm和电流i_dm，i_qm以及转速ω_r，输入到最大转矩电流比容错(FT‑MTPA)模块中，利用虚拟信号注入法，来得到电机容错运行时的d轴给定电流i^*_d；将d‑q轴的给定电流与反馈电流相比较，通过PI控制器得到d‑q轴的给定电压，通过降阶矩阵得到相电压，输入到CPWM模块中，得到每相的开关信号，通过逆变器控制电机，实现三相永磁电机的FT‑MTPA控制。

技术领域

本发明涉及三相永磁电机容错控制领域，特指一种基于CPWM实现的三相永磁电机单相开路最大转矩电流比控制方法。适用于航空航天、电动汽车等对电机可靠性有较高要求的场所。

背景技术

内嵌式永磁电机因为其高转矩密度、高效率和宽调速范围等特点，在电动汽车、航天航空以及海上舰船推动领域应用越来越广泛。同时，对于航空航天、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，永磁电机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。但是这些容错电流的计算方法一般都是基于i_d＝0的控制算法，适用于表贴式永磁电机，对于内嵌式永磁的电机而言，容错运行时没有充分利用内嵌式永磁电机的磁阻转矩来提升电机的输出转矩性能，也无法使内嵌式永磁电机调速范围宽的优势在容错运行时体现出来。

过去几十年中，国内外学者为实现最大转矩电流比(MTPA)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

针对传统容错控制难以利用磁阻转矩的弊端以及现有MTPA未能实现带故障运行的现状，本发明提出了一种基于CPWM的三相永磁电机最大转矩电流比容错控制。

一种基于CPWM的三相永磁电机最大转矩电流比容错控制方法，包括如下步骤：

步骤1，检测三相永磁电机转速，作为电机的速度反馈ω_r，将给定转速ω^*_r与反馈转速ω_r相比较得到电机的转速误差e_r，采用PI控制器根据转速误差e_r计算得到三相永磁电机的q轴电流，PI控制器的输出量为给定的q轴电流i^*_q。

步骤2，利用电流传感器采样三相永磁电机的各相电流i_a，i_b，i_c，将采集到的相电流输入到故障诊断模块中。若检测出发生故障，输出故障信号F，闭合开关S₁，将星形连接的三相永磁电机中性点连接到直流电源的中点。并同时确定故障相信息。