[发明专利]多相电机的容错控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种多相电机的容错控制方法和装置，该容错控制方法包括以下步骤：当多相电机的至少一相发生缺相故障时，获取未发生缺相故障的正常相的相电压和相电流；对正常相的相电压和相电流进行变换以得到两相静止坐标系下的定子电流和定子电压；根据两相静止坐标系下的定子电流和定子电压获取转子磁链的幅值和相位以及多相电机的转速参数；根据转子磁链的相位对两相静止坐标系下的定子电流进行变换以得到两相旋转坐标系下的定子电流；根据转子磁链的幅值给定值、转速参数给定值、转子磁链的幅值、转速参数、转子磁链的相位以及两相旋转坐标系下的定子电流获取正常相的参考相电压，并根据正常相的参考相电压对多相电机进行控制。

技术领域

本发明涉及多相电机控制技术领域，特别涉及一种多相电机的容错控制方 法和一种多相电机的容错控制装置。

背景技术

在多相电机(相数3)驱动系统中，由于相数的增加提高了电机系统冗余 能力，当一相或者多相绕组发生故障，可通过相应的容错控制策略使剩余各相 电流平衡，维持气隙磁链不变，保证电机继续平稳运行，使系统运行的可靠性 大大增加。因此在电动汽车、轨道交通，船舶推进等场合得到了广泛应用。

当多相感应电机出现某相绕组路断路故障时，转矩和转速不可避免地出现 波动。为了维持电机的平稳运行，需要及时调整控制策略，消除转矩波动的影 响。基于多相感应电机的容错控制策略主要采用基于磁势不变的容错控制策 略，其中基于磁势不变的容错控制策略根据目标不同又分为定子铜耗约束、定 子电流幅值最小约束和定子电流幅值相等约束，这些容错控制策略通常采用电 流滞环方式产生PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)波，不可避 免的带来了不可控谐波，降低了电机效率。

多相感应电机驱动系统的高性能运行，通常釆用转速和电流双闭环的控制 方式。对速度检测需要光电编码器、旋转变压器、磁编码器等传感器，增加了 系统成本。同时，编码器对电机的运行环境要求高，给电机驱动系统带来安全 隐患。无速度传感器技术的广泛研究，在速度检测传感器故障时为系统提供了 备用方案，提高了电机驱动系统的可靠性，降低了经济成本。

目前适应于多相感应电机的无速度传感器算法，主要有基于电机模型的开 环速度估计方法，信号注入法，还有构建状态闭环观测器的方法，闭环观测器 又可以分为全阶状态观测器、扩展卡尔曼滤波器、模型参考适应观测器和滑模 观测器等。其中构建状态闭环观测器方法是当前研究的热点之一，这种方法直 接或间接地从反电势中提取转速信号，通过电机的状态方程计算出所感应的电 动势来进行转速的估计。由于反电势幅值与速度成正比，当转速很低甚至到零 速时反电动势的信噪比小，加上其它的扰动因素，很难精确地估算出转子速度 和磁链，故此种方法适用于电机的中高速转速辨识，这些方法的模型都是依据 精确的电机数学模型，便于数字化实现，然而电机参数辨识困难且易受环境温 度的影响，降低了速度估计的精度和鲁棒性。并且在多相感应电机处于某相开 路故障时，由于电磁参数的改变，这种传统基于闭环观测器的无速度传感器算 法在故障条件下无法对转速和磁链进行准确的观测，要想实现容错运行，必须 对无速度传感器的控制方式进行改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本 发明的一个目的在于提出一种多相电机的容错控制方法，能够在多相电机发生 任意缺相故障时，有效且准确地对多相电机的转速进行辨识，从而实现缺相故 障下的无扰运行，并且还能够有效抑制谐波，提高多相电机的效率，增强整体 电机驱动系统的稳定性。

本发明的第二个目的在于提出一种多相电机的容错控制装置。