【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于容錯電機系統，涉及一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法。
技術介紹
1、三相電機系統，尤其是三相永磁同步電機系統，以其高轉矩密度等特性，廣泛應用于航天伺服作動系統中。而航天伺服作動系統，作為控制飛行器航向的關鍵部件，其可靠性具有較高要求。三相電機系統中，電機繞組及功率器件等均為電氣部件，在工作過程中存在一定的故障率，一旦發生電機繞組斷路或功率器件斷路等故障，三相電機系統將變為兩相系統，流經兩相的電流表現為大小相等方向相反，無法形成電機正?？刂扑枰膱A形磁場，造成電機系統功能失效，進而導致航天伺服作動系統及飛行器任務的失敗。因此，這就需要電機系統具備一定的容錯能力，目前常規的容錯方案有五相電機系統或六相電機系統，在一相發生故障后由于剩余較多健康相，可以較容易地完成容錯控制，但是該類方案要求功率主電路的橋臂數相比常規三相電機系統增加至少兩到三個，使電機控制驅動器功率密度大幅降低，不適于對空間尺寸和重量要求較高的航天伺服作動系統。而以三相電機系統為基礎形成的容錯電機系統，是目前研究的一個重點方向，專利《雙三相永磁同步電機缺相容錯運行混合控制方法》(202111678446.6)針對雙三相電機提出了斷相后的混合控制方法，但雙三相電機本質上屬于多相電機，雖然容錯能力較高，但是功率密度較低；專利《一種自適應抑制諧波轉矩的缺相控制方法》(201910700813.4)中，提出了基于三相四橋臂的永磁電機系統容錯方案，但該方案容錯算法中引入的前饋算法與電機電阻和電感相關，而此二者隨電機工況變化會發生較大改變，不利于電機容錯的穩定控
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法。
2、本專利技術解決技術的方案是：
3、一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，包括：
4、所述三相永磁電機系統采用三相四橋臂功率拓撲形式，電機采用三相四線永磁容錯電機，其中三個橋臂與電機三相繞組一一對應連接，第四橋臂的中點與三相四線永磁容錯電機的星形連接的中性點相連；所述三相四線永磁容錯電機為表貼式，內部設計隔離齒結構，使電機相間互感減小到0；
5、假設其中一相發生斷相故障，將該相橋臂開關信號恒置低，且將原本給到該相橋臂的開關信號賦給第四橋臂，同時在d軸電流控制器輸出量上補償在q軸電流控制器輸出量上補償即可實現斷相容錯控制，其中θe為電氣角度,ω為電氣角速度，ψm為永磁體磁鏈；
6、d、q軸電流環采用形式為
7、的控制器，實現電機斷相容錯后的寬速域低轉矩脈動控制，其中，kp是比例系數，ki是積分系數，kr是諧振系數，φ1為二次諧振控制器相位角補償值，φ2為四次諧振控制器相位角補償值，p為電機極對數，n為單位為rpm的實時轉速。
8、優選的，三相四線永磁容錯電機中d軸電感＝q軸電感。
9、優選的，電機相間互感減小到0時，零序電感與自感直流量相等。
10、優選的，三相永磁電機系統在健康狀態下的逆變器電壓矢量共有八個狀態，按sa、sb、sc順序分別是100，101，001，011，010，110，000，111，由這八個狀態的電壓矢量得到a、b、c三相的相電壓，進而得到兩相靜止坐標系下α和β電壓。
11、優選的，兩相靜止坐標系下α和β電壓對應為(0，0)，(0，0)；vdc為母線電壓。
12、優選的，sa、sb、sc順序是指與a、b、c相相連橋臂的開關狀態，sx＝1表示與x相相連橋臂的上管開，下管關，x＝a、b、c。
13、優選的，當發生某相斷路后，該相對應的逆變器橋臂與電機隔開，將電機星形連接的中性點接入第四橋臂中點，此時由第四橋臂和兩個健康相對應的橋臂組成的功率拓撲產生新的八個開關狀態，由這八個狀態的電壓矢量得到兩外健康兩相的相電壓，進而得到兩相靜止坐標系下α和β電壓。
14、優選的，在健康狀態和一相斷路后α和β電壓是一致的，故障后不需要重構開關矢量，通過第四橋臂的中點與三相四線永磁容錯電機的星形連接的中性點相連，結合正常運行的兩橋臂為三相四線永磁容錯電機提供合適的電壓矢量，使其保持正常時的運行狀態。
15、本專利技術與現有技術相比的有益效果是：
16、(1)本專利技術實現了基于三相四橋臂功率拓撲和永磁容錯電機的容錯系統方案，該方案相比不具備容錯能力的三相永磁電機系統，僅增加一個功率橋臂，不需要為提升電流控制穩定性而在該橋臂中點和電機中性點之間額外增加電感等大型器件，在不增加過多資源的情況下提升了電機系統工作可靠性。
17、(2)本專利技術實現基于三相四橋臂功率拓撲的三相永磁電機系統一相斷路后的容錯控制，該容錯控制策略對電機參數的依賴性大幅降低，僅需電機永磁體磁鏈一個參數，且該參數在電機系統運行過程中變化很小，使該容錯控制策略具有很強的工況適應性和穩定性。
18、(3)本專利技術實現三相永磁電機系統一相斷路后的低轉矩脈動控制運行，且具有寬速域適應能力，可以滿足伺服作動系統寬速域運行需求。
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1.一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，三相四線永磁容錯電機中d軸電感＝q軸電感。
3.根據權利要求2所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，電機相間互感減小到0時，零序電感與自感直流量相等。
4.根據權利要求1所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，三相永磁電機系統在健康狀態下的逆變器電壓矢量共有八個狀態，按Sa、Sb、Sc順序分別是100，101，001，011，010，110，000，111，由這八個狀態的電壓矢量得到A、B、C三相的相電壓，進而得到兩相靜止坐標系下α和β電壓。
5.根據權利要求4所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，兩相靜止坐標系下α和β電壓對應為(0，0)，(0，0)；Vdc為母線電壓。
6.根據權利要求5所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，Sa、Sb、Sc順序是指與A、B、C相相連橋臂的開關狀態，Sx＝1表示與x相相連橋臂的上管開
7.根據權利要求5所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，當發生某相斷路后，該相對應的逆變器橋臂與電機隔開，將電機星形連接的中性點接入第四橋臂中點，此時由第四橋臂和兩個健康相對應的橋臂組成的功率拓撲產生新的八個開關狀態，由這八個狀態的電壓矢量得到兩外健康兩相的相電壓，進而得到兩相靜止坐標系下α和β電壓。
8.根據權利要求7所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，在健康狀態和一相斷路后α和β電壓是一致的，故障后不需要重構開關矢量，通過第四橋臂的中點與三相四線永磁容錯電機的星形連接的中性點相連，結合正常運行的兩橋臂為三相四線永磁容錯電機提供合適的電壓矢量，使其保持正常時的運行狀態。
...【技術特征摘要】
1.一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，三相四線永磁容錯電機中d軸電感＝q軸電感。
3.根據權利要求2所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，電機相間互感減小到0時，零序電感與自感直流量相等。
4.根據權利要求1所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，三相永磁電機系統在健康狀態下的逆變器電壓矢量共有八個狀態，按sa、sb、sc順序分別是100，101，001，011，010，110，000，111，由這八個狀態的電壓矢量得到a、b、c三相的相電壓，進而得到兩相靜止坐標系下α和β電壓。
5.根據權利要求4所述的一種三相永磁電機系統斷相容錯控制方法，其特征在于，兩相靜止坐標系下α和β電壓對應為(0，0)，(0，0)；vdc為母線電壓。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：傅捷，何露漫，侯占林，崔佩娟，黃玉平，鄭再平，
申請(專利權)人：北京精密機電控制設備研究所，
類型：發明
國別省市：
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