[发明专利]一种计及磁阻转矩的五相永磁电机最大转矩电流比MTPA容错控制方法

权利要求书

1.一种计及磁阻转矩的五相永磁电机最大转矩电流比MTPA容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，检测五相永磁电机转速，作为电机的速度反馈ω_r，将给定转速ω^*_r与反馈转速ω_r相比较得到电机的转速误差e_r，采用PI控制器根据转速误差e_r计算得到五相永磁电机的q轴电流，PI控制器的输出量为给定的q轴电流i^*_q；

步骤2，利用电流传感器采样五相永磁电机的各相电流i_a，i_b，i_c，i_d，i_e，根据采样得到的各相电流来确定五相永磁电机的故障相；根据所确定的故障相来选择对应单相开路时的降阶矩阵，利用所选取的降阶矩阵，对采样得到的五相永磁电机的相电流进行矩阵变换，得到故障时五相永磁电机反馈的d-q-3轴电流i_dm，i_qm，i_3m；

步骤3，根据之前得到的故障相信息，利用CPWM模块中得到的剩余正常相输出电压的占空比和母线电压以及故障相的反电势，通过矩阵变换得到故障下的d-q轴电压u_dm，u_qm；

步骤4，将所得到的d-q轴电压u_dm，u_qm和电流i_dm，i_qm以及转速ω_r，作为输入信号输入到最大转矩电流比容错模块FT-MTPA中，利用虚拟信号注入法，来得到五相永磁电机的d轴电流，FT-MTPA模块的输出量为给定的d轴电流i^*_d；

步骤5，分别将给定的d-q-3轴电流i^*_d，i^*_q，i^*₃与反馈的d-q-3轴电流i_dm，i_qm，i_3m相比较，得到d-q-3轴电流误差e_id，e_iq，e_i3，采用PI控制器根据得到的d-q-3轴电流误差e_id，e_iq，e_i3计算得到五相永磁电机d-q-3轴的电压，三个PI控制器的输出量分别为五相永磁电机给定d-q-3轴的电压分量u^*_d，u^*_q，u^*₃；

步骤6，利用降阶变换将给定的d-q-3轴电压分量u^*_d，u^*_q，u^*₃变换到五相自然坐标系下的给定相电压u^*_a，u^*_b，u^*_c，u^*_d，u^*_e；将所得到的给定相电压u^*_a，u^*_b，u^*_c，u^*_d，u^*_e输入到CPWM模块，得到各相的开关信号；将得到的开关信号输入到逆变器中控制电机，实现五相永磁电机的最大转矩电流比容错控制；

步骤2中所述的降阶矩阵的推导方法为：在一相开路故障情况下，对去除了原矩阵中故障相对应的元素后的新矩阵，以保障故障前后电机磁链在α-β平面的圆形轨迹不变为原则进行重构；

当A相发生开路故障时，去除A相对应元素后的矩阵为：

其中，上式中的δ＝2π/5；

上面得到的新的clarke矩阵为去掉A相相关元素后得到的新矩阵，将第三行去掉，并根据保障故障前后电机磁链在α-β平面的圆形轨迹不变原则，对矩阵进行重构，得到A相开路故障时的降阶clarke变换矩阵：

五相永磁电机单相发生开路故障时的降阶park变换矩阵为：

步骤4中所述FT-MTPA模块的具体执行步骤如下：

步骤4.1，将所得到的d-q轴电压u_dm，u_qm和电流i_dm，i_qm以及转速ω_r，通过一个低通滤波器，得到滤波后的d-q轴电压u_d，u_q和电流i_d，i_q以及转速ω_m；

步骤4.2，由滤波后的d-q轴电流i_d，i_q计算得到电流的幅值I_m和电流相位角β:

步骤4.3，在电流相位角β中注入高频信号△β，利用电流幅值I_m和含高频信号的电流相位角β+△β计算得到含高频分量的d-q轴电流i^h_d，i^h_q；

Δβ＝A sin(ω_ht)

步骤4.4，根据滤波后得到的d-q轴电压u_d，u_q，电流i_d，i_q，转速ω_m，步骤4.3中得到的含高频分量的d-q轴电流i^h_d，i^h_q以及五相永磁电机的d轴电感L_d来计算含有高频分量的五相永磁电机的电磁转矩T^h_e，并给出其泰勒展开表达式：

步骤4.5，将含有高频分量的转矩T^h_e，通过中心频率为ω_h的带通滤波器提取出分量，将带通滤波器提取的信号与同相位的sin(ω_ht)相乘：

步骤4.6，将相乘得到的信号通过低通滤波器提取出其中的直流量获得正比于的信号，利用PI控制器或纯积分控制器积分出d轴电流i^*_d。