[发明专利]一种双三相永磁同步电机匝间短路故障容错控制方法

权利要求书

1.一种双三相永磁同步电机匝间短路故障容错控制方法，其特征在于，包括：

基于匝间短路故障下双三相永磁同步电机系统物理原理，建立静止坐标系下双三相永磁同步电机匝间短路故障暂态模型，得到描述静止坐标系下电压与电流、磁链变化关系的一阶暂态方程，在此基础上，基于转子磁链定向进行坐标变换，建立双同步旋转坐标系下的双三相永磁同步电机匝间短路故障暂态模型，得到描述双同步坐标系下电压与电流、磁链变化关系的一阶暂态方程；

将短路电流视为正弦变量，基于双同步旋转坐标系下电机匝间短路故障模型，忽略电流暂态变化，得到描述短路电流幅值与dq轴电流变化关系的稳态方程，进一步，结合电机转矩方程，求解得到描述永磁磁链大小与电机转矩、转速变化关系的稳态方程，在该永磁磁链下短路电流达到最小值；

针对采用低矫顽力永磁体的可变磁链电机，根据其运行工况实施充去磁优化，抑制匝间短路故障下电机的短路电流，减缓故障严重程度；

根据双三相永磁同步电机匝间短路故障特征与短路电流抑制要求，实施三段式匝间短路故障容错控制，第一段通过施加d轴弱磁电流抑制短路电流，第二段在弱磁电流达到最大值后，通过改变两套三相绕组出力比例抑制短路电流，第三段在故障三相出力达到最小后，限制电机转矩出力以进一步抑制短路电流。

2.根据权利要求1所述的一种双三相永磁同步电机匝间短路故障容错控制方法，其特征在于：所述静止坐标系下双三相永磁同步电机匝间短路故障暂态模型具体包括：

基于匝间短路故障下双三相永磁同步电机系统物理原理，得到描述静止坐标系下电压与电流、磁链变化关系的一阶暂态方程，

ψ_sf＝L_sfi_sf+ψ_PMF_f(θ)

其中，假设A相为匝间短路故障相，u_sf、i_sf、ψ_sf分别表示包含了短路回路的故障下电机定子相电压矩阵、相电流矩阵和绕组磁链矩阵；R_sf表示故障下定子电阻矩阵；L_sf表示故障下定子电感矩阵；ψ_PM表示电机永磁磁链。

3.根据权利要求2所述的一种双三相永磁同步电机匝间短路故障容错控制方法，其特征在于：所述描述静止坐标系下电压与电流、磁链变化关系的一阶暂态方程具体为，

i_sf＝[i_a i_b i_c i_d i_e i_f i_af]^T；u_sf＝[u_a u_b u_c u_d u_e u_f 0]^T；

基于电机结构的对称性与故障相电感关系，故障下定子电感矩阵可进一步为，

其中，R_s表示定子电阻；L_l表示定子绕组自漏感；L_ms表示定子绕组主自感；L_δ表示凸极效应引起的磁阻电感；M₁表示三相绕组间的互感；M₂表示两套三相绕组间的互感；R_f表示短路电阻；μ表示短路绕组与总绕组的匝数比，称为短路匝比；c表示余弦函数cos；参数m由单个线圈电感大小决定，与电机结构相关。