[发明专利]一种九相磁通切换永磁电机的缺相容错控制方法

摘要

本发明公开了一种九相磁通切换永磁电机的缺相容错控制方法，利用九相系统自身的冗余特性及谐波电流补偿容错控制策略，当电机绕组或者驱动系统出现一相断路或短路等引起的缺相故障时，通过在线实时计算铜耗最小边界条件下3、5、7次谐波电流瞬时值，并对谐波电流进行闭环解耦控制，电机能从九相正常态平滑过渡到八相故障状态且保持输出转速和转矩均不变，实现驱动系统的无扰运行，满足如轨道交通、电动汽车等高可靠性应用领域对系统连续运行能力的要求；九相磁通切换永磁电机的设计，保留该特种电机高转矩密度的同时降低了电磁转矩脉动率。

主权项

一种九相磁通切换永磁电机的缺相容错控制方法，其特征在于：通过光电编码器、包括一个转速外环和八个电流内环的矢量控制模块、空间矢量脉宽调制模块以及九相电压型逆变器对九相磁通切换永磁电机进行控制，包括如下具体步骤：步骤1)，通过光电编码器测量并计算得到电机的转子位置θ_r和转子实际转速ω_r；步骤2)，将电机给定转速值和所述实际转速ω_r比较后，通过转速外环的PI调节器得到给定电磁转矩基波交轴电流分量步骤3)，检测九相磁通切换永磁电机绕组实际电流信号i₁～i₉，并经过park变换得到电磁转矩实际基波直轴电流i_d1、实际基波交轴电流i_q1以及实际h次谐波交、直轴电流i_dh、i_qh；步骤4)，定义谐波补偿电流在线生成算法表达式为：$\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{{\stackrel{\‾}{i}}_{\mathrm{h\α}}}^{*}\\ {{\stackrel{\‾}{i}}_{\mathrm{h\β}}}^{*}\end{array}\right]=-\mathrm{\ξ}{\left(\underset{h=\mathrm{3,5,7}}{\mathrm{\Σ}}\right[{\cos }^2\left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)+{\sin }^2\left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)\left]\right)}^{-1}.\\ \left[\begin{array}{cc}\cos \left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)\cos \left((k-1)\mathrm{\γ}\right)& \cos \left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)\sin \left((k-1)\mathrm{\γ}\right)\\ \sin \left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)\cos \left((k-1)\mathrm{\γ}\right)& \sin \left(h(k-1)\mathrm{\γ}\right)\sin \left((k-1)\mathrm{\γ}\right)\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{{\stackrel{\‾}{i}}_{1\mathrm{\α}}}^{*}\\ {{\stackrel{\‾}{i}}_{1\mathrm{\β}}}^{*}\end{array}\right]\end{array}$其中，为所述给定电磁转矩基波交、直轴电流分量经过park反变换后得到的两相静止交流坐标下的给定电流分量；为缺相故障后在线生成的谐波电流分量；ξ为故障状态变量，正常态时值为0，故障态时值为1；h指谐波子空间次数，k指故障相，γ值为2π／9；当电机正常态或者故障态运行时，根据所述给定电磁转矩基波交轴电流分量给定电磁转矩基波直轴电流分量通过谐波补偿电流在线生成算法得到电磁转矩给定h次谐波交、直轴电流分量步骤5)，将电磁转矩给定h次谐波交、直轴电流分量通过park变换得到两相静止坐标系下电磁转矩给定h次谐波交、直轴电流分量步骤6)，将所述电磁转矩给定h次谐波交、直轴电流分量和实际h次谐波交、直轴电流i_dh、i_qh比较后，通过电流内环的PI调节器得到电机相绕组给定谐波参考电压调制信号同时，将所述给定电磁转矩基波交轴电流分量给定电磁转矩基波直轴电流分量和电磁转矩实际基波直轴电流i_d1、实际基波交轴电流i_q1比较后，通过电流内环的PI调节器得到电机相绕组给定基波参考电压调制信号步骤7)，将所述各绕组给定参考电压调制信号经过空间矢量脉宽调制模块得到九相电压型逆变器各桥臂调制信号后，作用于九相磁通切换永磁电机。