[发明专利]双绕组永磁同步电机电流传感器容错控制装置及方法

说明书

双绕组永磁同步电机电流传感器容错控制装置及方法，涉及电机控制领域。该装置中可控功率开关器件Q1至Q12控制两套星型连接的三相永磁同步电机，通过两个霍尔电流传感器采集两两支路的电流之和，基于该拓扑采用SVPWM控制三相永磁同步电机，同时确保两套绕组没有相位差，且控制两套绕组的PWM信号之间也没有相位差，在PWM周期的中间时刻和末端时刻分别对两个霍尔电流传感器进行电流采样并记录分析得到的采样结果，结合三相永磁同步电机的星型连接中三相电流之间的关系，进而计算得到六个相电流，从而完成电机的闭环控制，完成容错控制。解决了现有的两套绕组的电机控制系统若发生故障导致电机无法正常运行的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制领域。

背景技术

永磁同步电机以其高功率密度和轻量化的优点，广泛应用于新能源汽车领域，目前市面上大部分电动汽车轮毂电机均采用永磁同步电机。为了提高电机的可靠性，在一些场合采用双绕组结构，即一套绕组出现故障后可以更换到另一套绕组，这种备份方式可以有效提高电机系统的容错运行能力。然而对于采用两套绕组的电机控制系统，需要两个电压源逆变器，同时每个逆变器至少需要两个相电流传感器才能实现电机的矢量控制。若这些相电流传感器发生故障，将会导致电机无法正常运行，造成严重的后果，因此，有必要针对相电流传感器出现故障时，提出一种备份的容错控制策略。

发明内容

本发明是为了解决现有的两套绕组的电机控制系统若发生故障导致电机无法正常运行的问题，提供了双绕组永磁同步电机电流传感器容错控制装置及其方法。本发明针对新能源汽车用双绕组永磁同步电机，提出一种基于隔离型霍尔电流传感器多支路采样的相电流重构控制策略，实现电机电流传感器故障的容错运行。

本发明采用的技术方案是：

双绕组永磁同步电机电流传感器容错控制装置，该装置包括两套星型连接的三相永磁同步电机和驱动电路；

两套星型连接的三相永磁同步电机的绕组分别为A1、B1、C1和A2、B2、C2；

驱动电路包括可控功率开关器件Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、两个直流源V_DC和两个中间带有通孔的霍尔电流传感器；

可控功率开关器件Q1的发射极与Q2的集电极串联、可控功率开关器件Q3的发射极与Q4的集电极串联、可控功率开关器件Q5的发射极与Q6的集电极串联，可控功率开关器件Q1、Q3、Q5的集电极同时连接直流源V_DC的正极，可控功率开关器件Q2、Q4、Q6的发射极同时连接直流源V_DC的负极；一套星型连接的三相永磁同步电机的绕组A1连接可控功率开关器件Q1的发射极，绕组B1连接可控功率开关器件Q3的发射极，绕组C1连接可控功率开关器件Q5的发射极；

可控功率开关器件Q7的发射极与Q8的集电极串联、可控功率开关器件Q9的发射极与Q10的集电极串联、可控功率开关器件Q11的发射极与Q12的集电极串联，可控功率开关器件Q7、Q9、Q11的集电极同时连接直流源V_DC的正极，可控功率开关器件Q8、Q10、Q12的发射极同时连接直流源V_DC的负极；另一套星型连接的三相永磁同步电机的绕组A2连接可控功率开关器件Q7的发射极，绕组B2连接可控功率开关器件Q9的发射极，绕组C2连接可控功率开关器件Q11的发射极；

可控功率开关器件Q2和Q4之间的电流之路为支路①，可控功率开关器件Q4和Q6之间的电流之路为支路②，可控功率开关器件Q7和Q9之间的电流之路为支路③，可控功率开关器件Q9和Q11之间的电流之路为支路④；

一个中间带有通孔的霍尔电流传感器用于采集支路①和支路④的电流之和；另一个中间带有通孔的霍尔电流传感器用于采集支路②和支路③的电流之和。

基于双绕组永磁同步电机电流传感器容错控制装置的容错控制方法，该方法包括下述步骤：