[发明专利]一种电机容错故障控制方法及装置

权利要求书

1.一种电机容错故障控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集当前采样周期下六相电机中非故障的5相电流，并将5相电流转换为解耦坐标系下的5个电流分量，5个电流分量包括与电机电磁转矩产生有关的交、直轴电流分量以及与电磁转矩产生无关的x轴、y轴和0轴电流分量，所述六相电机中有一相电流故障；

(2)使用电机的数学模型和步骤(1)得到的解耦坐标系下的5个电流分量预测下一采样周期下电机各相的相电流值，通过各相电流的指令值和预测得到的下一采样周期下电机各相的相电流，预测下一个采样周期电机控制器输出的最佳电压矢量；

所述步骤(2)包括以下步骤：

(2.1)通过k时刻的电流值i_dqxy0(k)、ω_e(k)以及电机的数学模型中的电压方程，预测k+1时刻的电流值i_dqxy0(k+1)，设下一个采样周期为k+1时刻；

电机的数学模型中用于预测电流的电压方程为：

其中，v_d,v_q,v_x,v_y,v₀分别为解耦坐标系下的各电压分量，I_d,I_q,I_x,I_y,I₀分别为解耦坐标系下的各电流分量，R_s为相电阻值，表示对时间t求导，L_d,L_q,L_x,L_y,L₀分别为解耦坐标系下各相的电感值，ψ_m为电机永磁磁链；

将以上电压方程离散化，离散化方法选用前向欧拉法其中x为任何待离散化的变量，T_s为采样周期，x(k)代表第k时刻的变量的值，x(k+1)代表k+1时刻的变量的值，离散后的方程表示为：

i_dqxy0(k+1)＝Ai_dqxy0(k)+BU(k)+C

其中，i_dqxy0(k+1)＝[I_d(k+1),I_q(k+1),I_x(k+1),I_y(k+1),I₀(k+1)]^T，i_dqxy0(k)＝[I_d(k),I_q(k),I_x(k),I_y(k),I₀(k)]^T，U(k)＝[v_d,v_q,v_x,v_y,v₀]^T；A、B、C均为方程的系数，具体为：

通过以上计算得到的i_dqxy0(k+1)即为预测的k+1时刻的电流值；

(2.2)通过电机转速比例积分控制器环，由转速指令值和转速测量值生成相电流的指令值

其中*号表示该值为指令值，用于表示解耦的电流组成的矩阵；

(2.3)将下一时刻的电流i_dqxy0(k+1)和指令值之间的差值作为一个标量的函数，对此函数的各个电流变量求偏微分、计算标量函数的极小值，得到的解v_o(k+1)即为最佳电压矢量；

其中，g代表标量函数，g(k+1)表示k+1时刻的此标量函数的值；

对标量函数g求k+1时刻各解耦坐标系下的电压分量的偏导数的过程为：

将此方程的解表示为：

v_o(k+1)＝[v_od(k+1),v_oq(k+1),v_ox(k+1),v_oy(k+1),v_o0(k+1)]^T，

其中，下标o表示计算得到的此电压矢量为最佳电压矢量，v_od(k+1),v_oq(k+1),v_ox(k+1),v_oy(k+1),v_o0(k+1)分别为k+1时刻的解耦坐标系下的各个最佳电压分量；

(3)将所述最佳电压矢量转换为解耦坐标系下的5个电压分量，所述5个电压分量包括与电机电磁转矩产生有关的交、直轴电压分量，当所述交、直轴电压分量合成的电压矢量幅值超过限幅值时，将所述电压矢量幅值限制在限幅值，并保持其矢量方向不变，得到解耦坐标系下最终的交、直轴电压分量；

(4)将步骤(3)得到的解耦坐标系下最终的交、直轴电压分量变换回到相坐标系中，确定最终的最佳电压矢量，将最终的最佳电压矢量转换为每相占空比，并根据每相占空比调节每相电压的驱动信号进行电机驱动。