[发明专利]一种六相永磁同步电机一相开路容错控制方法

说明书

本发明提供一种六相永磁同步电机一相开路容错控制方法，涉及多相电动机控制技术领域。本发明针对相位移30°六相永磁同步电机一相开路后容错研究，采用中性点隔离的方式并考虑其5次谐波影响，提出建立故障后修正的六相静止坐标变换阵，并根据该矩阵和旋转坐标变换阵建立了基波下的电压和转矩数学模型；在考虑空载气隙磁场非正弦的情况下，推导五次谐波空间的数学模型，并且分析了经过旋转变换阵变换后的电压方程中d‑q子空间的耦合关系，提出了消除解耦后d‑q轴电压耦合的二次旋转坐标变换阵及电压补偿公式。考虑到五次谐波磁链和电感对六相永磁同步电机容错模式下的电压和转矩的影响，通过注入5次谐波消除含4倍角频率和6倍角频率的转矩脉动。

技术领域

本发明涉及多相电动机控制技术领域，尤其涉及一种六相永磁同步电机一相开路容错控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电机系统不仅限于三相供电模式，多相电机驱动系统在低压大功率高可靠性，安全性下得到广泛关注，特别是航空航天、舰船推进、新能源汽车等应用场合，如果发现设备故障必须及时发现解决，甚至要求系统能够带故障容错运行。

传统三相电机发生一相缺相故障时，电机中性点必须与直流母线中点连接，否则将降阶为单相电机无法实现自启动。对于多相电机当定子绕组发生一相或多相故障时，无需中线引出即可降额运行并且不需要停机重组，通过采用适当的容错控制策略使得剩余电机绕组合成旋转磁势轨迹为圆形，即可使电机继续稳定运行。因此多相电机非常适合于严禁中途停机的高可靠性要求场合。对于六相永磁同步电机而言，一相开路后基波和5次谐波空间不再相互解耦，由此造成的脉动转矩也非常之大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种六相永磁同步电机一相开路容错控制方法，解决降低六相永磁同步电机容错控制后转矩脉动的问题，同时考虑了5次谐波电感、磁链，最大限度地降低4,6倍角频率转矩脉动。

本发明所采取的技术方案是：

一种六相永磁同步电机一相开路容错控制方法，包括以下步骤：

步骤1：六相电机中性点隔离两套绕组独立运行，设A、B、C相为一套绕组，X、Y、Z相为一套绕组，两套绕组间相位移30°，旋转坐标系d轴与静止坐标系A相重合，旋转坐标系q轴超前d轴90°，X相绕组断路时，此时的X相当于Z相，定义为Z＇，同时将旋转坐标系的d轴由A相轴线逆时针旋转2π/3到C相轴线，此时的C相相当于原来的A相，定义为A'，其他各相依次旋转2π/3得到新的各相空间位置，由于六相永磁同步电机是不对称分布的结构，无法直接通过Z相断路的情况得到A、B、C相的模型和控制方法，只需在A、B、C相中任取一相断路的情况来得到相应的数学模型，从而获得其余两相断路的控制方法，一相开路后，当开路相为Z相确立缺相后基波和5次谐波空间静止坐标变换阵：

α₁-β₁,α₅-β₅分别为参与能量转换的两相坐标分量，z₁,z₅为谐波分量不参与电机能量转换，z₀₁,z₀₂,z₀₃,z₀₄分别为零序分量不参与电机能量转换；

步骤2：推导缺相后数学模型，包括旋转变换后基波磁链方程和5次谐波空间电压磁链方程；

其中所述磁链方程为：

其中ψ_m1,ψ_m5分别为永磁体的基波磁链幅值和5次谐波磁链幅值；ψ_1m,ψ_5m为旋转变换后基波下永磁体磁链和5次谐波空间永磁体磁链；θ为电角度；旋转电压方程为：