[发明专利]基于功率不变原则的五相永磁电机开路故障容错控制方法

说明书

基于功率不变原则的五相永磁电机开路故障容错控制方法，属于多相容错永磁电机领域，本发明为解决常规五相永磁同步电机绕组开路故障时，输出转矩下降且波动，存在安全隐患的问题。本发明在发生开路故障时，调整没发生开路相的电流，以维持电机输出功率不变，有效的降低了五相电机发生一相绕组开路故障、相邻或相隔两相绕组开路故障时容错运行的转矩波动，同时保证了容错运行状态下的铜损最小。使用该方法可以用于约束中性点电流和不约束中性点电流的五相电机驱动系统。

技术领域

本发明属于多相容错永磁电机领域，涉及电机的开路故障容错。

背景技术

21世纪以来，随着科技和经济的迅速发展，日益严重的环境污染和能源危机问题已经成为制约人类发展的主要因素。传统燃油汽车带来的一系列尾气污染、噪声污染和能源浪费等问题已经不容忽视，发展新能源汽车刻不容缓，其中，纯电动汽车由于其零排放和零污染的优势而备受社会关注。对于纯电动汽车而言，电机是其重要部件，当电机出现故障而丧失正常运行能力时，纯电动汽车将无法继续行驶，因此，有必要研究纯电动汽车用高性能容错电机。与三相永磁电机相比而言，五相永磁同步电机由于其相数的冗余，具有良好的容错运行能力。它可以在电机绕组发生故障的时候，通过逆变器调整剩余相绕组的电流，使电机仍然具有一定的转矩输出能力。当五相电机发生绕组开路故障时，电机各相绕组电流不再对称，输出转矩下降，并伴随着剧烈的转矩波动，这种情况会威胁车辆及车内人员的安全。因此有必要研究开路故障的容错控制策略。

发明内容

本发明目的是为了解决常规五相永磁同步电机绕组开路故障时，输出转矩下降且波动，存在安全隐患的问题，提供了一种基于功率不变原则的五相永磁电机开路故障容错控制方法。

本发明所述基于功率不变原则的五相永磁电机开路故障容错控制方法包括六个方案。

第一个方案：一相开路，不约束中性点电流为零。

以A相绕组开路为例来说明当电机任意一相绕组发生开路故障时，在不约束中性点电流为零的条件下，所述开路故障容错控制方法为：

调整B、C、D、E相绕组的电流按

进行工作，以维持电机输出功率不变；

式中：i_b为调整后B相电流，i_c为调整后C相电流，i_d为调整后D相电流，i_e为调整后E相电流；T_r为电机正常运行状态下的电磁转矩；ω_m为电机转子机械角速度；E₀为电机空载反电势基波幅值；

系数k₁按公式获取。

第二个方案：一相开路，约束中性点电流为零。

以A相绕组开路为例来说明当电机任意一相绕组发生开路故障时，在约束中性点电流为零的条件下，所述开路故障容错控制方法为：

调整B、C、D、E相绕组的电流按

进行工作，以维持电机输出功率不变；

式中：i_b为调整后B相电流，i_c为调整后C相电流，i_d为调整后D相电流，i_e为调整后E相电流；T_r为电机正常运行状态下的电磁转矩；ω_m为电机转子机械角速度；E₀为电机空载反电势基波幅值；

系数k₁按

获取；

系数k₂按

获取。