[发明专利]一种四直流电机串联系统容错控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种四直流电机串联系统容错控制系统及控制方法，利用五相电压源型容错逆变器模块的输出端的电流值经过实际电流重构、故障检测和容错控制模块，判断四个直流电机是否发生故障，并使发生故障相应电机的参考转矩值置为零；电机参考转矩为参考转速与实际转速的差经PI调节器和参考转矩计算模块后计算得到；将计算转矩与参考转矩的差给到滞环比较器模块，再将滞环比较器的输出电压给到PWM模块中，产生能驱动逆变器工作桥臂工作的控制信号，并将其给到对应的双向晶闸管上，若电机故障，相应双向晶闸管关断，使流过转矩为零，其电磁转矩的脉动最小输出，保证系统其余电机正常工作，提高控制性能，实现了对电机系统进行保护。

技术领域

本发明属于直流电机容错控制技术领域，特别涉及一种四直流电机串联系统容错控制系统及控制方法。

背景技术

直接转矩容错控制具有瞬时转矩控制的特点，实现对电机转矩的直接控制；传统的直接转矩容错控制在低速连续使用较多的零电压矢量，使开关频率很低，转矩脉动大，无法得到被诊断对象较精确的数学模型，鲁棒性差；基于数学模型的故障诊断方法模型不精确，干扰很大，如何设计一个对于故障灵敏的模型很关键，且对信号处理的小波变换的故障诊断也是一个难点。

同时，由于逆变器工作桥臂上功率开关管功率大，其能量密度大，工作环境多变上任意一个环节的故障都可能影响整个系统的工作，甚至导致容错系统的停滞，通过对逆变器工作桥臂的过压、过流和驱动电路等判断和保护，有效降低功率器件故障对系统的影响；容错控制执行的先决条件是对系统故障的正确判断，提高电机驱动系统的安全性能，对电机系统故障判断和容错控制研究十分必要。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供了一种四直流电机串联系统容错控制系统及控制方法，以解决现有技术中转矩脉动大，无法实现准确地故障诊断，工作效率低的技术问题。

为达到实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种四直流电机串联系统容错控制方法，包括以下步骤：

S1、采集五相电压源型逆变器其中四相逆变器工作桥臂中点的实际检测电流值，通过递推公式，得到五相计算电流值，通过电流-转矩变换，输出五个实际转矩矢量T_i；将五路实际转矩和给定参考转矩进行比较，输出电机系统是否故障信号F，故障信号控制参考转矩计算模块及五相双向晶闸管的通断；当逆变器工作桥臂支路电流超过熔断器的规定值时，熔断器熔断；

S2、采集四个直流电机的位置信号，经转速计算，输出四个实际转速ω_i，并与给定参考转速ω_iref比较后，将其差值再送入PI调节器，输出四相参考电流值I_mi；

S3、将步骤S2的四相参考电流值I_mi经参考转矩计算模块的电流-转矩变换后，输出五个参考转矩矢量T_iref；

S4、对五个参考转矩矢量T_iref和五个实际转矩矢量T_i进行比较后，得到误差值e_i，对误差值e_i经对应的滞环比较器产生五路控制信号H_i，五路控制信号H_i通过PWM生成模块，产生十路控制信号；其中五路控制信号送入五相逆变器工作桥臂的上桥臂功率开关管，其余五路控制信号经过逻辑非门送入五相逆变器工作桥臂的下桥臂功率开关管，控制驱动对应功率开关管的通断，实现四直流电机转矩控制。

具体的，步骤S1中，对五个计算电流值进行电流-转矩变换时，可以得到实际转矩计算值，计算公式如下：