[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

说明书

本发明公开了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，包括检测电机转速，将给定转速ω^*_r与反馈转速ω_r比较，利用PI控制器得到给定q轴给定电流i^*_q；将采样的相电流经过降阶矩阵变换得到d‑q‑3轴反馈电流i_dm，i_qm，i_3m；计算故障状态下的d‑q轴电压u_dm，u_qm；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，输入到最大转矩电流比容错(FT‑MTPA)模块中，利用虚拟信号注入法，来得到电机容错运行时的d轴给定电流i^*_d；将d‑q‑3轴的给定电流与反馈电流相比较，通过PI控制器得到d‑q‑3轴的给定电压，再通过降阶矩阵得到自然坐标系下的相电压，输入到CPWM模块中，得到每相的开关信号，通过逆变器控制电机，实现五相永磁电机的FT‑MTPA控制。

技术领域

本发明涉及一种多相电机容错控制技术领域，特别涉及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。

背景技术

内嵌式永磁电机因为其高转矩密度、高效率以及高可靠性等特点，在电动汽车牵引、航天航空以及海上巡航系统领域应用越来越广泛。同时，对于飞行器、电动汽车等一些可靠性要求较高的场合，稳定可靠的电机驱动系统尤为重要。因此，容错永磁电机的高可靠性的容错控制方法受到了广泛的关注。

近年来，国内外学者对于内嵌式永磁同步电机的最大转矩电流比(MTPA)控制和多相电机的容错控制都进行了深入的研究，并取得了很多的成果。

目前常用的一种高性能的最大转矩电流比控制算法是基于高频信号注入的方法，但是这种方法的现有研究主要都集中在电机正常运行状态下的应用，未能实现电机故障状态下的MTPA控制。

多相电机的容错控制算法的研究主要都集中在如何获得电机故障状态下的最优容错电流。现有的容错电流计算方法主要包括了从瞬时功率、瞬时转矩以及磁链不变等角度，结合两个常用的优化条件最小铜耗和铜耗相等，通过拉格朗日乘数法等非线性优化工具，来求取容错电流；从电机故障状态下的数学模型出发，利用降阶矩阵，求取容错电流；也有利用智能算法来求取容错电流。但是这些容错电流的计算方法一般都是基于i_d＝0的控制算法，适用于表贴式永磁电机，对于内嵌式永磁的电机而言，容错运行时没有充分利用内嵌式永磁电机的磁阻转矩来提升电机的输出转矩性能。

发明内容

针对传统容错控制难以利用磁阻转矩的弊端以及现有MTPA未能实现带故障运行的现状，本发明提出了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。

为达到技术目的，本发明采用如下技术方案：

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，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。