[发明专利]一种计及多自由度的多相电机断相容错运行方法

权利要求书

1.一种计及多自由度的多相电机断相容错运行方法，其特征在于，包括计及多自由度多平面多相电机断相容错电流计算方法与多平面容错电流控制方法；

所述的计及多自由度多平面多相电机断相容错电流计算方法，基于故障前后磁动势不变原则，三次谐波平面磁场轨迹保持圆形，解除剩余高次谐波平面约束；其中，三次谐波平面矢量的幅值待定，与剩余谐波平面的自由度联合进行最小化铜损优化求解，求得容错参考电流；所述容错参考电流的计算方法如下：

基于故障前后磁动势不变原则，剩余的正常相电流必须在基波平面上产生一个不变的平滑旋转磁动势轨迹，即应满足下式：

I_s1＝I₁×e^jwt

其中，I₁是故障前基波平面电流幅值，I_s1是剩余相电流在基波平面的矢量，上角标j为虚数单位；剩余相电流在基波平面的矢量表示为：

α₁＝e^j(2π/P)

其中，α₁为欧拉公式，e^j(2π/P)＝cos(2π/P)+jsin(2π/P)，P为多相电机的相数；

由于中性点没有中性线引出，需要添加一个等式来约束剩余电流之和为零，即：

i₁+i₂+,...,+i_N＝0

其中，N为多相电机未发生故障的相数，i_N为未发生故障的第N相电流；

采用三次谐波平面磁场轨迹保持圆形，用于降低转矩脉动，即

I_s3＝kI₁×e^jwt

其中，I_s3为三次谐波电流矢量，I₁为故障前基波平面电流幅值，三次谐波平面矢量的幅值待定，与高次平面的自由度联合以最小化铜损为目标优化求解容错参考电流(i₁,i₂,...,i_N)，目标函数表达如下：

其中，I_k为剩余正常相电流的幅值；

所述的多平面容错电流控制方法利用多相电机多平面对称分量法，分为基波平面控制与谐波平面控制，所述的基波平面仍保留正常运行控制策略，谐波平面通过坐标变换映射在多组不同d-q坐标系下进行控制。

2.如权利要求1所述的一种计及多自由度的多相电机断相容错运行方法，其特征在于，所述的多平面容错电流控制方法，具体为：

(1)利用多相电机矢量空间解耦方法将采集到的多相电机电流进行Clarke变换，得到对应多个α-β子空间中的电流矢量，包括谐波平面的电流矢量和基波平面的电流矢量；

(2)利用基于对称分量法的双向坐标变换，将谐波平面的电流矢量转换至正负序d-q平面下，得到反馈电流谐波分量，基波平面的电流矢量不做处理；

(3)对于谐波平面电流，根据计及多自由度多平面多相电机断相容错电流计算方法得出的容错参考电流与步骤(2)对称分量法分解后的反馈电流谐波分量做差，做差结果经过PI控制器和反双向变换后得到各相PWM逆变器电压给定；对于基波平面电流，直接与容错参考电流做差，并经过PI控制器和反双向变换后得到PWM逆变器电压给定。

3.根据权利要求2所述的一种计及多自由度的多相电机断相容错运行方法，其特征在于：利用步骤(1)获得的谐波平面的电流矢量，利用基于对称分量法的双向坐标变换将电流矢量转换至正负序d-q平面下；

其中，d-q正序平面电流变换如下：

d-q负序平面电流变换如下：

其中，t为谐波平面的序号，θ为基波电流矢量的位置角；为第t次谐波平面中的正序电流；为第t次谐波平面中的负序电流；

通过上述变换，每个谐波平面将产生四个电流分量