[发明专利]五相永磁容错直线电机相邻两相开路容错矢量控制方法

摘要

本发明公开了一种五相永磁体内嵌式容错直线电机相邻两相开路容错矢量控制方法。根据故障前后行波磁动势不变以及非故障相电流和为零的原则，以不相邻两相电流幅值相等作为约束条件，求出非故障相容错电流，从而推导出非故障相所在自然坐标系到两相静止坐标系变换的推广克拉克变换矩阵；采用该变换矩阵的转置矩阵观测出非故障相反电势；采用电流内模控制器、一阶惯性前馈电压补偿器、反电势观测器将该类电机在相邻两相开路故障状态下的非线性强耦合系统变换为一阶惯性系统。本发明不但抑制了电机故障导致的推力波动，而且更为关键的是其动态性能、稳态性能和正常状态下的性能一致，实现了无超调快速响应，且电压源逆变器开关频率恒定。

主权项

1.一种五相永磁体内嵌式容错直线电机相邻两相开路容错矢量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立五相永磁体内嵌式容错直线电机模型；步骤2，永磁体内嵌式容错直线电机分为A、B、C、D、E这五相，当电机发生C相和D相开路故障时，根据电机故障前后行波磁动势不变原则以及剩余非故障相电流之和为零的约束条件，再由不相邻两相B相和E相电流幅值相等作为约束条件，求出故障后电机容错运行的非故障相电流：式中，分别是旋转坐标系下d轴、q轴的电流指令，θ为电角度v为直线电机动子运动电速度，τ为极距；步骤3，根据非故障相电流，求取三个非故障相自然坐标系到两相静止坐标系变换的两行三列的推广克拉克变换矩阵T_post、三行两列的逆变换矩阵以及转置矩阵步骤4，建立五相永磁体内嵌式容错直线电机相邻两相开路故障状态下在同步旋转坐标系上的数学模型；步骤5，采用Tpost和派克变换矩阵将在自然坐标系下采样到的剩余A相电流、B相电流和E相电流变换到同步旋转坐标系上的电流id、iq；步骤6，设计一阶惯性前馈电压补偿器，获得前馈补偿电压电流指令和反馈电流i_d、i_q的差值经电流内模控制器得控制电压u_d0、u_q0，其中R表示相电阻，将该电压与前馈补偿电压相加得到同步旋转坐标系上的电压指令采用C_2r/2s和将该电压指令变换到自然坐标系上的A相、B相和E相的电压指令步骤7，采用和C_2r/2s以及动子永磁磁链设计反电势观测器观测出非故障相反电势e_A、e_B、e_E：步骤8，非故障相电压指令和非故障相反电势e_A、e_B、e_E相加得期望相电压指令步骤9，将期望相电压指令经电压源逆变器，采用CPWM调制方法实现五相永磁体内嵌式容错直线电机相邻两相开路故障后的无扰容错矢量运行。