[发明专利]一种五直流电机串联直接转矩容错控制方法及其系统

权利要求书

1.一种五直流电机串联直接转矩容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、检测串联连接的五个直流电机的转子位置信息，计算得到五个直流电机的实际转速ω₁、ω₂、ω₃、ω₄、ω₅，与参考转速ω_1ref、ω_2ref、ω_3ref、ω_4ref、ω_5ref进行比较，将得到的速度误差值反馈给五个PI调节器；

S2、检测五个直流电机的瞬态电流值X₁、X₂、X₃、X₄、X₅，然后计算得到六个实际的转矩值T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆和故障信号F；

S3、将步骤S1得到的五个速度误差值在PI调节器的作用下得到五个参考电流值I_m1、I_m2、I_m3、I_m4、I_m5，结合步骤S2的故障信号F，计算得到六个参考转矩T_1ref、T_2ref、T_3ref、T_4ref、T_5ref、T_6ref，系统健康工作期间，六个参考转矩T_1ref、T_2ref、T_3ref、T_4ref、T_5ref、T_6ref具体为：

其中，k₁、k₂、k₃、k₄、k₅为五个电机的直流电机转矩常数；

S4、将步骤S2得到的六个实际的转矩值T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆与步骤S3得到的六个参考转矩T_1ref、T_2ref、T_3ref、T_4ref、T_5ref、T_6ref进行比较得到六个转矩误差值e₁、e₂、e₃、e₄、e₅、e₆，经滞环控制器得到六个滞环控制器的输出信号H₁、H₂、H₃、H₄、H₅、H₆，六个滞环控制器的输出信号具体为：

其中，i＝1、2、3、4、5、6，T_iref为参考转矩，T_i实际转矩，e_i为误差转矩，E_q为与上一个时刻输出值相等；

S5、PWM脉冲宽度调制模块根据步骤S4得到的六个滞环控制器的输出信号以及步骤S2的故障信号F经过六个双向晶闸管产生十二路互补信号，产生的互补信号和步骤S2中的故障信号F传送给六相电压型容错逆变器，驱动控制电机六个桥臂的功率开关管，六路信号控制六个上桥臂功率开关器件的开通与关断；产生的另外六路信号控制六个下桥臂功率开关器件的开通与关断，电流传感器检测出五个直流电机的瞬态电流值X₁、X₂、X₃、X₄、X₅，然后经过实际转矩计算，故障检测和容错控制策略模块之后，一方面得到六个实际的转矩值T₁、T₂、T₃、T₄、T₅、T₆；另一方面得到故障信号F，并分别给参考转矩计算模块、PWM脉冲宽度调制模块以及六相电压源型逆变器；

系统检测出的故障信号F共有31种取值，分为五大类，分别为全部健康工作、有一个电机出故障、有两个电机同时出故障、有三个电机同时出故障、有四个电机同时出故障；其具体的工作情况如下表所示：

其中，√表示电机正常工作，×表示不工作；

表格内有多种系统电机故障情况；在计算参考转矩和实际转矩时候，根据电机不同故障的具体位置和系统正常工作时的计算参考转矩和实际转矩值计算公式，设置系统发生故障时对应电机的计算参考转矩和实际转矩计算项为零，其他项的值可以参考系统健康工作时的计算参考转矩和实际转矩值计算公式进行类似计算；

(1)F＝1，此时电机1出现故障：

(2)F＝6，此时电机1与电机2同时出现故障：

(3)F＝16，电机1、电机2与电机3同时出现故障：

(4)F＝30，电机1、电机2、电机3与电机4同时出现故障，设置对应电机计算参考转矩和实际转矩值计算项为零，设置最后一项计算参考转矩和实际转矩值为零：

(5)其他系统故障情况参考以上几种故障时的计算方法类推得到。