[发明专利]一种五相永磁同步电机容错直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种五相永磁同步电机容错直接转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立五相永磁同步电机单相开路下的数学模型，得到电机的磁链方程和转矩方程；

步骤2，通过修正后的磁链方程和转矩方程，计算定子磁链ψ_s和转矩T_e，将给定转矩T_e^*与转矩T_e作差得到ΔT_e，将给定磁链ψ_s^*与定子磁链ψ_s作差得到Δψ_s，通过滞环控制器得到相应符号函数；

步骤3，将αβ平面和z₁z₂平面分别划分成十个扇区，以相邻两个大矢量的中心线为分界线，36°划为一扇区，并对扇区进行标号，定子磁链ψ_s在αβ平面，三次谐波电流误差Δi_z在z₁z₂平面，每个扇区对应相应的空间电压矢量；

步骤4，根据转矩瞬时偏差ΔT_e和定子磁链瞬时偏差Δψ_s，控制三次谐波电流误差Δi_z与定子磁链所在扇区，选取容错开关表内相应的空间电压矢量；

步骤5，将容错开关表应用到正常的五相永磁同步电机系统中，实现对转矩和定子磁链的直接控制；

所述步骤1中，五相永磁同步电机A相开路故障时数学模型如下：

磁链方程：

转矩方程：

式中：i_α、i_β、ψ_α、ψ_β分别为电流和定子磁链在αβ平面内的分量，L_sm为励磁电感，ψ_f为永磁体磁链幅值，θ为转子位置角，p为极对数；

所述步骤2中，修正后的磁链方程为：

修正后的转矩方程：

将开路故障下定子磁链在α轴分量幅值增大到与电机正常运行时ψ_α幅值相同，β轴定子磁链保持不变，则故障前后αβ坐标系上的电流相同，转矩方程不变，即定子磁动势轨迹不变，从而可以实现电机的无扰容错运行；

所述步骤3中，忽略电机的漏感，三次谐波电流误差的表达式为：

式中：u_z、i_z分别为三次谐波电压矢量及电流矢量，u^*_z、i^*_z分别为给定三次谐波电压矢量及其对应的电流矢量，Δi_z＝i^*_z-i_z为三次谐波电流误差；R_s为相绕组电阻；

五相永磁同步电机在单相开路故障下，αβ平面和z₁z₂平面中每个扇区对应的空间电压矢量可表示为：

式中：V_s¹、V_s³分别表示αβ平面和z₁z₂平面内的空间电压矢量；U_dc表示为逆变器电压源的电压；S_i(i＝B,C,D,E)分别表示逆变器每相桥臂的开关状态，S_i＝1时，表示相应桥臂的上管开通，下管关断，S_i＝0时，表示相应桥臂的下管开通，上管关断；

所述步骤4中，当电机A相开路时，为了同时实现定子磁链、转矩及三次谐波电流误差控制，空间电压矢量的具体选择方法如下：

1)根据z₁z₂平面中三次谐波电流误差Δi_z所处扇区，确定一组可以使之减小的空间电压矢量；

2)判断定子磁链ψ_s所处扇区，并根据具体选择方法1)中各空间电压矢量作用，即引起定子磁链幅值及转矩变化的效果，选择相应空间电压矢量；

3)根据具体选择方法2)的分析结果，列表获得抑制三次谐波的容错开关表，根据该表实现定子磁链幅值及转矩对其给定值的跟踪，同时将三次谐波电流误差Δi_z控制为零。