PMSM驱动系统的旋转变压器自适应容错控制系统及其方法与流程

技术特征：

1.一种PMSM驱动系统的旋转变压器自适应容错控制系统，其特征是应用于由旋转变压器和解码芯片来获取PMSM转子位置的PMSM驱动系统中，所述旋转变压器的正余弦输出经所述解码芯片解调，输出所述PMSM的解调位置θ；所述旋转变压器自适应容错控制系统包括：交轴电流脉动分量获取模块、故障模式解耦分离模块、故障程度获取模块、位置偏差计算与补偿模块；

所述交轴电流脉动分量获取模块是对所述PMSM的三相检测定子电流i_a、i_b、i_c进行坐标变换处理，得到同步旋转坐标系下的PMSM定子交轴电流i_q和定子直轴电流i_d，再由所述PMSM定子交轴电流i_q得到所述PMSM定子交轴电流i_q的直流分量i_qdc，最后由所述PMSM定子交轴电流i_q和直流分量i_qdc，获得因旋转变压器故障而产生的PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q；

所述故障模式解耦分离模块对所述PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q进行解耦分离和积分处理，获得幅值不平衡故障分量积分值F_αfb和正交不完善故障分量积分值F_βfb；

所述故障程度获取模块是将给定参考值“0”减去所述幅值不平衡故障分量积分值F_αfb，获得幅值不平衡故障误差信号ΔF_α；给定参考值“0”减去正交不完善故障分量积分值F_βfb，获得正交不完善故障误差信号ΔF_β；再对所述幅值不平衡故障误差信号ΔF_α进行比例积分调节，得到幅值不平衡故障程度F_α；对所述正交不完善故障误差信号ΔF_β进行比例积分调节，得到正交不完善故障程度F_β；

所述位置偏差计算与补偿模块利用所述幅值不平衡故障程度F_α和正交不完善故障程度F_β，计算获得所述解调位置θ与电机实际位置θ_r之间存在的位置偏差Δθ，再利用所述位置偏差Δθ对所述解调位置θ进行补偿，得到所述PMSM驱动系统旋转变压器故障的容错位置θ_com，用于对所述PMSM进行矢量控制。

2.根据权利要求1所述的旋转变压器自适应容错控制系统，其特征是，

所述交轴电流脉动分量获取模块包括：坐标变换模块、直流分量计算模块和减法器；

所述坐标变换模块对所述PMSM的三相检测定子电流i_a、i_b、i_c进行坐标变换处理，得到同步旋转坐标系下的PMSM定子交轴电流i_q和定子直轴电流i_d；

所述直流分量计算模块用于计算所述PMSM定子交轴电流i_q的直流分量i_qdc；

所述减法器对所述PMSM定子交轴电流i_q和所述直流分量i_qdc进行计算，获得PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q。

3.根据权利要求1所述的旋转变压器自适应容错控制系统，其特征是，

所述故障模式解耦分离模块包括：第一乘法器、第一积分器、第二乘法器和第二积分器；

所述第一乘法器对所述PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q和函数sign[sin(2θ)]进行计算，计算结果输出给所述第一积分器进行积分运算，得到所述幅值不平衡故障分量积分值F_αfb；其中，sign为符号运算，当[sin(2θ)]大于0时，sign[sin(2θ)]等于1，反之，则等于-1；

所述第二乘法器对所述PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q和函数sign[cos(2θ)]进行计算，计算结果输出给所述第二积分器进行积分运算，得到正交不完善故障分量积分值F_βfb。

4.根据权利要求1所述的旋转变压器自适应容错控制系统，其特征是，

所述故障程度获取模块包括：第一减法器、第二减法器、第一比例积分调节器和第二比例积分调节器；

所述第一减法器将参考给定值“0”减去所述幅值不平衡故障分量积分值F_αfb，获得幅值不平衡故障误差信号ΔF_α；所述第一比例积分调节器对输入的幅值不平衡故障误差信号ΔF_α进行计算，得到幅值不平衡故障程度F_α；

所述第二减法器将参考给定值“0”减去所述正交不完善故障分量积分值F_βfb，获得正交不完善故障误差信号ΔF_β；所述第二比例积分调节器对输入的正交不完善故障误差信号ΔF_β进行计算，得到正交不完善故障程度F_β。

5.根据权利要求1所述的旋转变压器自适应容错控制系统，其特征是，

所述位置偏差计算与补偿模块包括：第一加法器、第二加法器、第三乘法器、第四乘法器、第五乘法器和第三减法器；

所述第一加法器对常数“1”和cos(2θ)进行计算，得到的结果与常数“0.5”分别作为所述第三乘法器的输入，经过所述第三乘法器的计算，得到的结果和所述正交不完善故障程度F_β分别作为所述第四乘法器的输入，并进行计算，得到的结果作为所述第三减法器的输入；

所述第五乘法器对所述幅值不平衡故障程度F_α和sin(2θ)进行计算，得到的结果作为所述第三减法器的另一个输入；由所述第三减法器进行计算得到位置偏差Δθ；

所述第二加法器对所述位置偏差Δθ和解调位置θ进行计算，得到容错位置θ_com。

6.一种PMSM驱动系统的旋转变压器自适应容错控制方法，其特征是应用于由旋转变压器和解码芯片来获取PMSM转子位置的PMSM驱动系统中，所述旋转变压器的正余弦输出经解码芯片进行解调，输出所述PMSM的解调位置θ；所述旋转变压器自适应容错控制方法是按如下步骤进行：

步骤1、对所述PMSM的三相检测定子电流i_a、i_b、i_c利用式(1)进行坐标变换，得到同步旋转坐标系下的PMSM定子交轴电流i_q和定子直轴电流i_d：

$\left[\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right]=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}-\sin \left({\mathrm{\θ}}_{com}\right)& -\sin ({\mathrm{\θ}}_{com}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& -\sin ({\mathrm{\θ}}_{com}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \cos \left({\mathrm{\θ}}_{com}\right)& \cos ({\mathrm{\θ}}_{com}-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos ({\mathrm{\θ}}_{com}+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right]---\left(1\right)$

式(1)中，θ_com表示容错位置；

步骤2、利用式(2)获得所述PMSM定子交轴电流i_q的直流分量i_qdc：

$i_{qdc}=\frac{i_{q\left(N\right)}+i_{q(N-1)}+\mathrm{.......}+i_{q\left(2\right)}+i_{q\left(1\right)}}{N}---\left(2\right)$

式(2)中，N为选取的窗口长度，为大于1的整数；i_q(1)为当前采样周期PMSM定子交轴电流值，i_q(2)为上一采样周期PMSM定子交轴电流值，以此类推，i_q(N-1)为当前采样周期之前的第N-1个采样周期对应的PMSM定子交轴电流值，i_q(N)为当前采样周期之前的第N个采样周期对应的PMSM定子交轴电流i_q的数值；

步骤3、由所述PMSM定子交轴电流i_q减去所述直流分量i_qdc，获得因旋转变压器故障而产生的PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q；

步骤4、由所述PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q乘以函数sign[sin(2θ)]，获得的结果再通过第一积分器进行积分运算，得到幅值不平衡故障分量积分值F_αfb；

步骤5、由所述PMSM定子交轴电流故障分量Δi_q乘以函数sign[cos(2θ)]，获得的结果再通过第二积分器进行积分运算，得到正交不完善故障分量积分值F_βfb；

步骤6、利用式(3)获得幅值不平衡故障程度F_α：

F_α＝K_pαΔF_α+K_Iα∫ΔF_αdt (3)

式(3)中：∫为积分运算符号，K_pα为第一比例积分调节器的比例系数，K_Iα为第一比例积分调节器的积分系数；ΔF_α为参考给定值“0”减去所述幅值不平衡故障分量积分值F_αfb后的值；

步骤7、利用式(4)获得正交不完善故障程度F_β：

F_β＝K_pβΔF_β+K_Iβ∫ΔF_βdt (4)

式(4)中：K_pβ为第二比例积分调节器的比例系数，K_Iβ为第二比例积分调节器的积分系数；ΔF_β为参考给定值“0”减去所述正交不完善故障分量积分值F_βfb后的值；

步骤8、利用式(5)获得所述解调位置θ与电机实际位置θ_r之间的位置偏差Δθ：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}=F_{\mathrm{\β}}\frac{1+cos\left(2\mathrm{\θ}\right)}{2}-\frac{F_{\mathrm{\α}}}{2}sin\left(2\mathrm{\θ}\right)---\left(5\right)$

步骤9、利用式(6)获得所述PMSM驱动系统旋转变压器故障的容错位置θ_com：

θ_com＝Δθ+θ (6)。