[发明专利]一种双直流电机串联系统容错控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种双直流电机串联系统容错控制系统及方法，双直流电机采用首尾相串连的方式进行连接。包括两个直流电机、三相电压源型容错逆变器、参考电流计算模块、故障检测模块、容错控制模块。首先在双电机串联系统运行情况下，通过对双电机电流的检测来判断两个电机的故障情况，电机的故障判断分为三种情况，F＝0时，双电机系统健康没有故障发生，F＝1，电机1发生故障，电机2状况良好，F＝2，电机2发生故障，电机1状况良好。根据电流反馈的每一种情况对电流进行重构，保证双电机串联系统在某一电机出现故障时，另一个电机还能够带动整个系统正常运行。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种双直流电机串联系统容错控制系统及方法。

背景技术

随着控制理论、计算机水平以及电机工艺制造水平的发展，社会生活趋于高品质和舒适化，对工业生产中的控制品质要求日益突出，在电机控制领域，电机控制系统的可靠性和安全性需求趋于迫切，其中电机的容错控制是一个典型的研究领域。目前，直流电机容错控制技术的研究仍处于起步阶段，比较常见的容错控制大多针对于交流电机，然而针对于直流电机的容错理论和技术比较少，直流电机具有良好的启动特性和调速特性，相比交流电机直流电机更加节能环保，故本发明针对直流电机容错控制进行一系列研究。

双电机驱动系统更具有功率输出大，高功率密度、适于容错运行等优点，因此得到广泛重视。传统电机控制一般采用PI控制，然而在双电机双闭环控制系统中，若所用控制器均采用PI控制会在实际电机控制因积分反馈引入过多的负作用，同时增加系统调参难度，故本发明在控制器设计中加入转矩滞环控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双直流电机串联系统容错控制系统及方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种双直流电机串联系统容错控制方法，包括以下步骤：

S1、系统进行初始化，电流传感器，速度传感器分别采集双直流电机的电流信号和速度信号，若有故障发生，电流传感器会检测到某一电机的异常电流，电流传感器将异常电流传输故障诊断单元，故障诊断单元给出故障信息F；

S2、电流计算单元根据故障信息做出容错控制策略，设直流电机正常电流范围为I_x～I_y,当某一个电机发生故障时，电流传感器将检测到该电机的电流不处于正常电流范围内，电流传感器将异常电流传送给故障诊断单元，故障诊断单元将故障信息传递给电流单元、参考电流计算单元、PWM单元、三相电压源逆变器；三相电压源逆变器根据故障信息控制与其所连的故障电机停止工作，并触发双向晶闸管导通，容错控制单元会根据故障信息做出控制决策；

S3、采集到的双电机转速信号W₁、W₂与参考转速W₁^*、W₂^*比较得到转速误差e_w1、e_w2，转速误差经PI调节得到两相参考电流信号；

S4、把两相参考电流转化为三相参考电流；

S5、在不同的故障情况下，将得到的三相参考电流和三相电流进行比较得到误差e₁、e₂、e₃，将三相电流误差e₁、e₂、e₃作为滞环控制单元的输入，该滞环控制单元能够对双电机的电流进行调节，当电流误差大于一定值时滞环比较器输出负电平使对应相的上桥臂关断下桥臂导通，使实际电流减小，当减小到与参考电流相等时，滞环比较器仍保持低电平输出，实际电流继续减小，直到误差再次增大到一定值，滞环控制器翻转，输出高电平信号；

S6、将滞环控制器的结果输入到PWM单元，PWM单元根据故障情况产生相应控制逆变器开关的脉冲信号，控制逆变器的关断，进而驱动电机的运行。