[发明专利]一种基于三次谐波空间电机模型的五相永磁同步电机电流传感器容错控制方法

说明书

本发明公开了一种基于三次谐波空间电机模型的五相永磁同步电机电流传感器容错控制方法。步骤1：建立五相永磁同步电机动态模型；步骤2：给出五相两电平逆变器馈电下五相永磁同步电机电流传感器安装位置和不同空间电流的关系；步骤3：基于步骤的2安装位置和不同空间电流的关系，得到故障相电流的估算值。本发明用以解决现有技术中需要精确测得电机参数才能使用模型方法是问题，以及系统运行状态发生不同变化时，电机参数受到影响也随之发生变化，精度也会随之变化。

技术领域

本发明涉及电力传动技术领域，具体是指一种基于三次谐波空间电机模型的五相永磁同步电机电流传感器容错控制方法。

背景技术

五相永磁同步电机以其高效率、高功率密度和高可靠性等独特的优点，在电动汽车、航空航天和船舶推进等领域得到了广泛的应用。作为高性能电力驱动系统的关键部件，电流传感器在长期振动、电磁干扰和潮湿等恶劣环境条件下容易发生故障。因此，针对五相永磁同步电机驱动器的电流传感器容错控制是一个重要的研究方向。

电流传感器容错控制技术按照是否需要额外的硬件或者备用电流传感器辅助分为两类。

第一类是需要额外的电流传感器进行辅助采样。主要包括硬件冗余、母线电流采样法和支路电流采样法等。硬件冗余是指切换一个备用的健康电流传感器以替换故障电流传感器进行电流采样。该方法简单可靠，但价格昂贵，重量增加，占用空间更大。对于五相永磁同步电机驱动来说，由于需要至少四个备用电流传感器，该方法很难应用。母线电流采样法是利用母线电流和相电流之间的关系重构相电流。然而，由于最小采样时间的限制，测量死区不可避免地出现在空间矢量六边形的低调制区和扇形边界区，阻碍了相电流的精确重构。为了解决这个问题，常用的方法包括修改脉宽调制、电流预测、测量矢量插入以及通过观测器校正误差。然而，这些方法要么影响正常的脉宽调制信号，要么需要额外的补偿策略，导致电机控制难度增加和整体性能下降。支路电流采样法是基于改变电流传感器安装位置的方法，以消除扇形边界区域的测量死区，而无需引入补偿策略。通过对两个支路电流或一个支路电流和一个相电流的总和进行采样来重构相电流。然而，这种方法很难应用，因为逆变器的硬件结构必须改变。

第二类是不需要额外的电流传感器进行辅助采样。第一种是不使用电流传感器采样的容错控制技术，如无电流环控制和虚拟电流环控制。由于电流采样值不可用，系统只能以速度或位置作为反馈，稳定性差，抗干扰能力差。第二种是在三相电机驱动系统中使用单个相电流传感器采样，包括基于假设和基于模型的方法。基于假设的方法包括假设转矩角恒定或者直接利用参考值重构故障电流，这种方法在暂态过程中估计值不能很好地跟踪实际值。基于电机模型的方法可以避免由假设引起的电流误差，具有良好的动态性能，但需要精确的电机参数。此外，由于电机参数的变化，降低了系统的稳定性和可靠性，并且计算复杂占用，对计算能力要求高。

发明内容

本发明提供一种基于三次谐波空间电机模型的五相永磁同步电机电流传感器容错控制方法，解决现有技术中需要精确测得电机参数才能使用模型方法是问题，以及系统运行状态发生不同变化时，电机参数受到影响也随之发生变化，精度也会随之变化。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于三次谐波空间电机模型的五相永磁同步电机电流传感器容错控制方法，所述容错控制方法包括以下步骤：

步骤1：建立五相永磁同步电机动态模型；

步骤2：给出五相两电平逆变器馈电下五相永磁同步电机电流传感器安装位置和不同空间电流的关系；

步骤3：基于步骤的2安装位置和不同空间电流的关系，得到故障相电流的估算值。

进一步的，所述步骤1建立五相永磁同步电机动态模型具体为，