[发明专利]五相永磁同步电机两相故障磁链改进容错控制方法

说明书

本发明公开了五相永磁同步电机两相故障磁链改进容错控制方法，包括如下步骤：步骤1，根据正常五相永磁同步电机运行状态推导出两相故障模式下的推广Clarke变换矩阵并修正，对剩余正常相进行坐标变换；步骤2，根据开关状态和坐标变换后的电流计算出故障模式下定子电压和磁链，对比正常状态下的磁链，设计修正系数并矫正磁链，并根据矫正后的磁链矢量角度划分扇区，对比参考值获得磁链幅值变化；步骤3，设计转矩估算器：对比参考值获得转矩变化；步骤4，步骤2和3获得的扇区，磁链幅值变化和转矩变化，采用直接转矩方法选择开关表，计算出u_α、u_β，实现对逆变器的控制。本发明能够实现电机容错运行的目的，并大大降低计算量。

技术领域

本发明属于永磁同步电机容错控制领域，尤其涉及一种五相永磁同步电机两相故障磁链改进容错控制方法。

背景技术

近年来舰船领域不断取得惊人成就，国际形势愈发激烈，对舰船的要求也越发严格。作为舰船的核心动力电力推进装置是否能够可靠运行关系到在战争中舰船的生命力。当今社会常用的推进电机有高温超导同步电机，感应电机，直流电机和永磁同步电机等。和其他电机相比，五相永磁同步电机具有功率和容量大、可控自由度更高、噪音低等优点，能够在很大程度上提升舰船推进系统的性能。

直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有计算简单、参数要求数量少、转矩响应速度快等一系列优点在电机控制领域得到广泛认可。当下，五相永磁同步电机的DTC策略得到了世界各国学者的广泛关注。主要有以下几种方法：基于虚拟空间电压矢量的DTC策略，但是磁链和转矩仍需采用滞环控制。所以存在转矩和磁链脉动大、逆变器开关频率不恒定等问题。以铜损最小原则针对五相感应电机开路故障，提出基于虚拟空间电压矢量表的DTC策略。但是结果确是输出转矩和磁链脉动大于正常情况。

磁链改进容错控制策略是基于故障前后磁动势不变原则和DTC特点，推导出两相开路故障下的推广Clarke变换矩阵。然后对两相坐标系下的磁链系数进行修正。

发明内容

为解决电机出现多相故障情况下不能继续运行的问题，本发明提出一种能够有效解决在五相永磁同步电机中出现的两相故障下不能够继续有效运行的问题，提高电机的容错运行能力。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是五相永磁同步电机两相故障磁链改进容错控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，推导五相永磁同步电机BE两相开路故障模式运行下的修正克拉克变换矩阵T_clarke为：

采样电流i_a、i_c、i_d，利用Clarke变换到两相静止坐标系下为i_α、i_β。

步骤2，推导出故障模式下定子电压和磁链公式：

L_S表示电感矩阵，ψ_f表示磁链系数。

正常模式下定子磁动势F_α、F_β为：

N为绕组函数；

步骤3，对磁链公式进行系数修正，修正磁链的公式为：

ψ'_α＝1.456ψ_α

ψ'_β＝3.618ψ_β

则修正后的磁链方程如下，R_s为电机绕_阻