[发明专利]用于五相分数槽集中绕组容错电机的开路容错直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种用于五相分数槽集中绕组容错电机的开路容错直接转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)检测五相分数槽集中绕组容错电机的五相电流i_A、i_B、i_C、i_D和i_E，经Park变换得到两相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q，然后将两相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q送至磁链和转矩计算模块；

步骤2)利用上述两相旋转坐标系下的电流分量i_d、i_q通过磁链和转矩计算模块来计算定子磁链大小、相位和电磁转矩；

步骤3)构建稳健控制器，将给定转速与检测到的实际转速之差经稳健控制器后得到给定转矩T_e^*，所构建的稳健控制器将负载扰动、系统参数变化以及由故障引起的电磁转矩脉动因素均考虑进去；

步骤3)的具体步骤包括：

五相分数槽集中绕组容错电机转矩与转速之间关系为：

其中，ω为机械角速度，B为摩擦系数，J为转动惯量，T_L为负载转矩；

对于五相分数槽集中绕组容错电机系统处于故障模式下，其电磁转矩的表达式为

T_e＝T_b+ΔT_e

其中，T_b代表电磁转矩无脉动分量，ΔT_e代表电磁转矩由故障引起的脉动分量，所以，设计T_b以保证五相电机的系统性能，而将ΔT_e被认为是系统的不确定性因素，采用稳健控制策略可消除扰动ΔT_e，故而抑制五相分数槽集中绕组容错电机在故障后转矩脉动；

假设ΔT_e＝α₁T_b，其中，α₁未知，但是有界限，满足|α₁|为α₁的绝对值，为α₁的最大值，因此，转矩与转速之间关系可改写为：

其中，B_m和J_m分别为B和J的最大值，并且大于零，可以根据电机系统极端环境得到相应的数值；α₂＝1-(J_m/J)，α₂的取值范围为：0≤α₂1，令e＝ω-ω^*，ω^*为转子给定角速度，则上式可改写为：

根据稳健控制规律，设计稳健控制器为：

其中，|e|为e的绝对值；|ω|为ω的绝对值；T_m为T_L的最大值，并且大于零；为α₂的最大值；ε为大于零的常数；

步骤4)将上述给定转矩T_e^*与步骤2)中所述计算转矩之差经转速PI调节器后得到转矩角增量Δδ，并通过磁链自适应给定控制策略得到定子磁链的给定值ψ_s^*；

步骤5)将上述步骤2)中定子磁链大小和相位、步骤4)中转矩角增量Δδ以及定子磁链的给定值ψ_s^*通过预期电压计算，得到两相旋转坐标系上的电压参考值u_d^*和u_q^*；

步骤6)当五相分数槽集中绕组容错电机正常运行时，将上述步骤4)中两相旋转坐标系上的电压参考值u_d^*和u_q^*通入Park逆变换模块，得到相应的给定五相相电压；当检测到电机发生故障时，则将电压参考值u_d^*和u_q^*通入通用电压容错控制模块，得到相应不同故障下的给定五相相电压；

步骤7)将所述步骤6)中的给定五相电压指令经电压源逆变器，采用脉宽调制CPWM方式实现五相分数槽集中绕组容错电机正常情况与发生故障情况下的直接转矩控制运行。