一種五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電機(jī)短路故障容錯(cuò)控制方法，特別是五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的控制方 法。適用于航空航天、電動(dòng)汽車等對電機(jī)的可靠性以及連續(xù)性有較高要求的場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在軍事、工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用的不斷拓展，對于飛行器、電動(dòng)汽車等 一些可靠性要求較高的場合，穩(wěn)定可靠的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)尤為重要。通過容錯(cuò)控制來達(dá)到系 統(tǒng)要求，提高系統(tǒng)可靠性，減少或避免因故障造成的損失成為了保證系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。因 此，容錯(cuò)永磁電機(jī)和高可靠性的容錯(cuò)控制方法受到了廣泛的關(guān)注。
[0003] 國內(nèi)外學(xué)者對具有容錯(cuò)性能的電機(jī)結(jié)構(gòu)已經(jīng)取得了一些的成果。如圖1所示的 20/62極五相容錯(cuò)永磁電機(jī)是一種轉(zhuǎn)子永磁式電機(jī)。相比于傳統(tǒng)的容錯(cuò)永磁電機(jī)，通過在 其定子齒部開槽引入調(diào)制極，五相單層分?jǐn)?shù)槽集中繞組及容錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)提高了電機(jī)的容錯(cuò)性 能。
[0004] 目前，容錯(cuò)永磁電機(jī)的容錯(cuò)控制方法的研宄多集中于開路故障，而對短路故障的 容錯(cuò)控制算法較少并且計(jì)算過程復(fù)雜，所以本發(fā)明提出了一種新的短路故障的容錯(cuò)控制方 法，極大提高了算法的可操作性以及系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有五相容錯(cuò)永磁電機(jī)在短路故障運(yùn)行時(shí)的控制問題?？?服現(xiàn)有短路容錯(cuò)技術(shù)的缺陷、保證故障前后輸出轉(zhuǎn)矩相等且降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的高可靠性和容錯(cuò)性。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路故障時(shí)，采用對非故障相電流的控制， 使電機(jī)帶故障運(yùn)行。
[0007] 一種五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，包括如下步驟：
[0008] 步驟1，建立五相容錯(cuò)永磁電機(jī)模型；
[0009] 步驟2,用非故障相補(bǔ)償電流對短路故障相正常轉(zhuǎn)矩缺失進(jìn)行補(bǔ)償，直接采用開路 故障的補(bǔ)償策略；
[0010] 步驟3,用非故障相補(bǔ)償電流對短路故障相電流造成的脈動(dòng)磁動(dòng)勢進(jìn)行補(bǔ)償，使得 合成磁動(dòng)勢為零，消除短路電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；
[0011] 步驟4,將所述步驟2-3的補(bǔ)償電流矢量合成，得到短路故障容錯(cuò)電流；
[0012] 步驟5,進(jìn)行Maxwell短路容錯(cuò)控制仿真。
[0013] 進(jìn)一步，所述步驟2中，設(shè)a相為短路故障相，則其補(bǔ)償電流為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，建立五相容錯(cuò)永磁電機(jī)模型； 步驟2,用非故障相補(bǔ)償電流對短路故障相正常轉(zhuǎn)矩缺失進(jìn)行補(bǔ)償，直接采用開路故障 的補(bǔ)償策略； 步驟3,用非故障相補(bǔ)償電流對短路故障相電流造成的脈動(dòng)磁動(dòng)勢進(jìn)行補(bǔ)償，使得合成 磁動(dòng)勢為零，消除短路電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)； 步驟4,將所述步驟2-3的補(bǔ)償電流矢量合成，得到短路故障容錯(cuò)電流； 步驟5,進(jìn)行Maxwell短路容錯(cuò)控制仿真。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述 步驟2中，設(shè)a相為短路故障相，則其補(bǔ)償電流為：
其中，I是電流的幅值，ω是電機(jī)電角速度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述 步驟3的具體過程為： 步驟3. 1，設(shè)a相為短路故障相，表示出該相的短路電流為：iaf= I f sin(?t-Θ )，其 中，If是短路電流的幅值，ω是電機(jī)的電角速度，Θ是短路相反電勢和電流的夾角； 步驟3. 2,通過非故障相補(bǔ)償電流表示出短路電流電流引起的磁動(dòng)勢，令該磁動(dòng)勢為 零，保持短路故障前后磁動(dòng)勢和不變，消除了短路電流造成的脈動(dòng)磁動(dòng)勢； 步驟3. 3,由步驟3. 1獲得短路電流的幅值以及反電勢和電流的夾角，步驟3. 2獲得磁 動(dòng)勢為零時(shí)的方程組，根據(jù)銅耗最小，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)得到非故障相 補(bǔ)償電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述 步驟3. 3中，非故障相補(bǔ)償電流可表示為：
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，其特征在于，所述 步驟4中短路故障容錯(cuò)電流為：
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五相容錯(cuò)永磁電機(jī)的短路容錯(cuò)控制方法，包括如下步驟：建立五相容錯(cuò)永磁電機(jī)模型；用非故障相電流補(bǔ)償短路故障相正常轉(zhuǎn)矩缺失，直接采用開路故障的補(bǔ)償策略；用非障相電流補(bǔ)償短路故障相電流造成的脈動(dòng)磁動(dòng)勢，使得合成磁動(dòng)勢為零，消除短路電流引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)；將所述步驟2-3的補(bǔ)償電流矢量合成，得到短路故障容錯(cuò)電流；進(jìn)行Maxwell短路容錯(cuò)控制仿真。本發(fā)明根據(jù)電機(jī)空載反電勢的具體情況，對電機(jī)進(jìn)行一相短路容錯(cuò)控制，使故障與正常運(yùn)行狀態(tài)下輸出轉(zhuǎn)矩等效，減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，實(shí)現(xiàn)五相容錯(cuò)永磁電機(jī)帶短路故障運(yùn)行。
【IPC分類】H02P21-00
【公開號(hào)】CN104682807
【申請?zhí)枴緾N201510059387
【發(fā)明人】趙文祥, 張步峰, 吉敬華, 唐建勛, 劉國海, 朱紀(jì)洪
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月4日