[发明专利]一种两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制方法，利用参考转速和计算转速得到转速偏差经转速调节器生成参考转矩信号，然后将转矩磁链计算单元计算的转矩、磁链与计算的参考转矩以及给定的参考磁链信号计算得到转矩和磁链偏差，转矩和磁链偏差分别经一个滞环调节器得到转矩调节量和磁链调节量，再利用故障诊断模块确定两相永磁同步电机容错系统故障原因后得到故障信号，联合转矩调节量、磁链调节量和磁链矢量扇区号一起送入容错控制模块，根据故障信号确定不同的故障情况，选择不同开关矢量表确定最终逆变器开关控制信号，实现两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制。本发明可以有效增强两相永磁同步电机控制系统的可靠性和安全性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制方法。

背景技术

两相永磁同步电机的定子一般采用二个绕组，两相绕组通常按照90电角度分开放置。两相永磁同步驱动通常使用相位互差90度的两相正弦波电压驱动，其驱动的方法比较简单并且有效降低驱动硬件成本。对于低成本应用领域，由于没有专门两相供电，所以一般使用单相电，通过在其中一相里串电容形成相位差，产生起动转矩，现在电冰箱、空调、洗衣机中较多使用的就是这种电机。

直接转矩控制(Direct Torque Control，DTC)变频调速，是继矢量控制技术之后又一新型的高效变频调速技术。20世纪80年代中期，德国鲁尔大学的M.Depenbrock教授和日本的I.Takahashi教授分别提出了六边形直接转矩控制方案和圆形直接转矩控制方案。直接转矩控制技术用空间矢量的分析方法，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的转矩，采用定子磁场定向，借助于离散的两点式调节(Band-Band)产生PWM波信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得转矩的高动态性能。它省去了复杂的矢量变换与电动机的数学模型简化处理，没有通常的PWM信号发生器。它的控制思想新颖，控制结构简单，控制手段直接，信号处理的物理概念明确。

目前两相电机多采用四开关逆变器驱动技术、六开关逆变器驱动技术和八开关逆变器驱动技术等。较多采用的控制方法有矢量控制和直接转矩控制。八开关逆变器拓扑结构在两相交流驱动技术中的输出功率最大，控制性能优异如图1所示。然而，在八开关逆变器两相永磁同步驱动中，逆变器的功率开关故障率较高。在使用较为频繁的场合，系统会经常出现功率开关短路或断路故障，制约了两相电机的应用推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制方法，可以有效增强两相永磁同步电机控制系统的可靠性和安全性。

本发明采用以下技术方案：

一种两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制方法，确定两相永磁同步电机容错系统中两相永磁同步电机的转速偏差e_ω，并经转速调节器生成参考转矩信号计算两相静止坐标系下的电流I_α,I_β和电压V_α,V_β，然后根据电磁转矩T_e、磁链幅值φ、磁链角θ、参考转矩信号以及参考磁链信号φ^*计算得到转矩偏差和磁链偏差e_T,e_φ，转矩偏差和磁链偏差e_T,e_φ分别经滞环调节器得到转矩调节量H_T和磁链调节量H_φ，再利用故障诊断模块得到故障信号F_L，联合转矩调节量H_T、磁链调节量H_φ和磁链矢量扇区号N一起送入容错控制模块，根据故障信号F_L确定不同的故障情况，选择不同的开关矢量表确定最终的逆变器开关控制信号V_k，实现两相永磁同步电机容错系统直接转矩控制。

具体的，参考转矩信号计算如下：