[发明专利]一种基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，当逆变器开关管出现开路故障后，先切断电机端口和故障逆变器开关管之间的连接，将电机端口连接至电源中点，通过剩余的开关管对系统拓扑进行容错重构；

第二步，三相定子电流i_a、i_b、i_c由电流霍尔传感器采集后，经克拉克3r/2s坐标变换后得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β；

第三步，利用光电编码器计算出三相永磁电机转子的位置θ_r和实际转速n，实际转速n与给定速度n^*作差经过PI控制器得到给定参考转矩T_e^*；根据给定参考转矩T_e^*，由最大转矩电流比控制法求得给定参考定子磁链|ψ_s|^*；

第四步，通过第二步得到的电流分量i_α、i_β以第三步的得到的θ_r，利用“电流法”估算定子磁链ψ_s；在两相静止坐标系下，利用磁链分量ψ_α和ψ_β以及i_α和i_β计算出本次实时估测的电磁转矩T_e；

第五步，利用估测的电磁转矩T_e与给定转矩通过PI控制器计算负载角的变化量Δδ，再通过磁链分量ψ_α、ψ_β进行三角反正切计算得到定子磁链位置角θ_s；并结合第三步计算所得的|ψ_s|^*，算出给定参考电压矢量u_α、u_β；

第六步，将第五步得到的给定参考电压矢量分量u_α、u_β输入双逆变器PWM调制模块，发出开关频率固定的PWM控制信号给双逆变器，在开关管开路故障下，保证系统的安全、稳定运行；

所述第六步开关管开路故障下，根据给定合成参考电压矢量U_s＝U_s1-U_s2，其中U_s1是逆变器1电压矢量，U_s2是逆变器2电压矢量，共可合成32个基本电压矢量，其中包括：6个长矢量，4个中矢量，4个小矢量；选用重构后的中矢量和大矢量，可将其分为10个扇区；由给定电压矢量根据扇区判断表进行扇区判断；容错后，系统依然具有灵活的电压矢量选择，因此SVPWM调制方式为相邻两矢量调制方式；根据伏秒平衡原理对不同扇区下的基本电压矢量作用时间进行分配，由于基本矢量中没有零电压矢量，选择基本矢量中大小相同方向相反的两个小矢量V_00'、V_72'各作用的时间，两者作用相互抵消，相当于零矢量作用了t₀时间，从而实现固定的开关频率，并输出对称的PWM波；

所述第三步由最大转矩电流比控制法求得给定参考定子磁链|ψ_s|^*具体公式为：

式中，L_q为q轴电感，P_n为电机极对数,ψ_f为永磁体磁链；

所述给定参考电压矢量u_α、u_β具体计算公式为：

式中，T_s为控制周期，R_s为定子电阻，θ_s为定子磁链位置角，i_sα、i_sβ为定子绕组α、β电流分量。

2.根据权利要求1所述的基于改进式SVPWM的永磁同步电机开绕组容错直接转矩控制方法，其特征在于，所述电磁转矩T_e具体表达式为：

式中，P_n为电机极对数。