[发明专利]一种永磁同步电机容错系统矢量控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机容错系统矢量控制方法，计算电机转速和转子位置信号，给定参考转速和计算转速通过数学运算得到转速偏差经转速调节器生成参考交轴电流信号，然后将给定的参考直轴电流信号、计算得到的参考交轴电流信号和计算的转子位置信号联合经过ipark坐标变换计算得到两相静止坐标系下的参考电流，再利用故障诊断模块得到故障信号，联合参考电流、检测的两相电流一起送入滞环容错控制模块得到滞环控制输出量，根据故障信号确定不同故障情况，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矢量控制。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

本发明属于技术领域，具体涉及一种永磁同步电机容错系统矢量控制方法。

背景技术

两相永磁同步电机的定子一般采用两个绕组，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。

矢量控制技术是上世纪60年代末由达姆斯塔特工业大学(TU Darmstadt)的K.Hasse针对异步电机驱动首先提出的。随后在70年代初由西门子工程师F.Blaschke在不伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)发表的博士论文中提出三相电机磁场定向控制方法，通过异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制交流电动机定子电流矢量，根据磁场定向原理分别对交流电动机的励磁电流和转矩电流进行控制，从而达到控制交流电动机转矩的目的。

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等。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。因此，有必要提出一种容错技术来解决这个难题。

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矢量控制方法，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：

一种永磁同步电机容错系统矢量控制方法，根据电机的参考转速ω^*得到转速偏差e_ω并经转速调节器生成参考交轴电流信号然后将给定的参考直轴电流信号参考交轴电流信号和转子位置信号θ经坐标变换得到两相静止坐标系下的参考电流再利用故障诊断模块得到故障信号F_L，联合参考电流检测的相电流i_α,i_β一起送入滞环容错控制模块得到滞环控制输出量H_m(H_n)，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_m(Vn)，实现两相永磁同步电机容错系统矢量控制。

具体的，参考转矩信号计算如下：

其中，K_p为比例常值系数，K_i为积分常值系数，eω＝ω^*-ω，ω为电机转速；

具体的，两相静止坐标系下的参考电流计算如下：

进一步的，两相静止坐标系下的相电流i_α,i_β计算如下：