关闭故障所在支路的两个绕组连接 功率开关51，并采取保持故障前后磁动势不变的策略，调整非故障相的输出电流幅值和相 位；如果为H桥并联轻载驱动拓扑结构，关闭故障所在的支路上绕组连接的H桥臂45,开启 另一组中与该绕组功能相同绕组连接的H桥臂45,或者将整组功率管关闭，开启另外一组 H桥并联轻载驱动拓扑结构；如果为H桥并联正常驱动拓扑结构，关闭故障所在的支路上绕 组连接的H桥臂45,调整与故障相功能相同的非故障相的输出电流幅值加倍，相位不变；如 果为H桥并联重载驱动拓扑结构，关闭故障所在的支路上绕组连接的H桥臂45,调整与故障 相功能相同的非故障相的输出电流幅值加倍，相位不变。
[0080] 本发明中，主控制器10可W基于DSP或ARM微处理器构成，实现控制指令的解算、 闭环控制、变结构控制等功能；独立绕组电机30采用12槽10极永磁电机；主控制器10根 据控制指令和变结构控制指令控制可变结构式驱动器20,进而控制独立绕组电机30达到 所需的工况。
[0081] 如图4所示，本发明拓扑结构包括H桥组40、电源开关组50和电源组60 ;所述H桥 组40中功率管数量与独立绕组电机的相数相匹配，在独立绕组电机相数为2XN时，其中， N > 2，功率管41数量为4 X 2 X N，分为2 X N个H桥42，每个所述H桥42包含左、右两个桥 臂45,将所述桥臂45 W独立绕组电机为界区分左、右，每个所述桥臂45包含上、下各一个所 述功率管41，每个所述H桥42共有四个所述功率管41，每个所述桥臂45的中间点设有一 个绕组接线端子43,所述绕组接线端子43分别与独立绕组电机的绕组的两个端子相连，另 夕F，每个所述H桥42还设有两个电源接线端子44,分别与控制所述电源组60的电源开关相 连。
[0082] 所述电源开关组50包括2XN个功率开关51，所述功率开关51由分别接电源正 和电源负的两个功率开关组成，并设有接所述电源组60的功率电源接线端子52和接所述 H桥40的电源接线端子53,所述功率电源接线端子52与所述电源组60的直流功率电源相 连，所述电源接线端子53与所述H桥42的电源接线端子44相连。
[0083] 所述电源组60包括N个直流功率电源61，每个所述直流功率电源61有输出正和 输出负两个端子，分别与所述功率电源接线端子52相连，并且每个所述直流功率电源61同 时供给左、右两个所述桥臂45，运样独立绕组电机的每相绕组由一个所述H桥42驱动控制， 同时左、右两边的第一个所述桥臂45和第N+1个所述桥臂45也由同一个所述直流功率电 源61供电。
[0084] 功率开关51设有与控制器10相连的输入端，还设有与后续电源组60相连的输出 端，用于将控制器10输出的驱动控制数字信号，经过信号隔离模块和功率驱动模块，分别 实现信号隔离和功率驱动放大功能，输出给电源开关组50中的功率开关51的控制端，从而 控制功率开关51的导通状态，W达到控制H桥42与直流功率电源61的通断；
[00化]控制器10发送驱动拓扑变结构控制指令给功率开关51，功率开关51将左边或者 右边H桥42与直流功率电源61断开，同时发送控制指令将H桥42中的上面或下面两个功 率管41处于常开状态，将H桥42中的下面或上面两个功率管41处于常闭状态，运样处于 常开状态的两个功率管41相当于导线，从而实现将两个绕组进行串联，其他同边（左边或 者右边）的2个H桥42也实现相同功能，从而将由6个H桥42驱动的6相电机串联成由3 个H桥42驱动的新3相电机，即每相绕组是原来两个绕组的串联形式，从而实现驱动拓扑 变结构功能；
[0086] 信号隔离模块设有与控制器10相连的输入端，还设有与后续功率驱动模块相连 的输出端，用于将控制器10输出的变结构控制或者驱动控制数字信号，实现与功率信号相 互隔离的功能，保护控制器10免受功率信号的干扰；
[0087] 功率驱动模块设有与信号隔离模块相连的输入端，还设有与后续H桥组40和电源 开关组50相连的输出端，用于将信号隔离模块输出的数信号进行功率驱动，实现功率放大 的功能，W达到驱动后续功率管41和功率开关51 ;
[0088] 控制器10设有接收上层控制器发送控制指令的输入端，并设有输出驱动控制和 变结构控制指令的输出端，与信号隔离模块的输入端相连。
[0089] 本发明中，控制器10可W选择MCU、DSP、CPLD或FPGA，实现控制指令的解算，驱动 控制和变结构控制指令生成等功能；信号隔离模块可选择光电禪合或者磁禪合器件，功率 驱动模块可选择具有驱动放大功能的器件；H桥组40和电源开关组50中的功率管和功率 开关可选择功率MOS管，能够根据驱动控制和变结构控制指令进行通断。
[0090] 如图5所示，H桥组40中功率管数量与独立绕组电机的相数相匹配，在独立绕组 电机相数为6时，其中，N = 3,功率管41数量为24个，分为6个H桥。将可变结构的每对 功能相同的绕组所在的H桥，采用一个功率电源，比如绕组IWl和2W1可W采用一个功率电 源供电，运样可W节省功率电源的数量。每个H桥42包含左、右两个桥臂45,将桥臂45 W 独立绕组电机为界区分左、右，每个桥臂45包含上、下各一个功率管41，每个H桥42共有四 个功率管41，每个桥臂45的中间点设有一个绕组接线端子43,绕组接线端子43分别与独 立绕组电机的绕组的两个端子相连，另外，每个H桥42还设有两个电源接线端子44,分别与 控制电源组60的电源开关相连；
[0091] 电源开关组50包括6个功率开关51，功率开关51由分别接电源正和电源负的两 个功率开关组成，并设有接电源组60的功率电源接线端子52和接H桥40的电源接线端子 53,功率电源接线端子52与电源组60的直流功率电源相连，电源接线端子53与H桥42的 电源接线端子44相连；
[0092] 电源组60包括3个直流功率电源61，每个直流功率电源61有输出正和输出负两 个端子，分别与功率电源接线端子52相连，并且每个直流功率电源61同时供给左、右两个 桥臂45,运样独立绕组电机的每相绕组由一个H桥42驱动控制，同时左、右两边的第一个桥 臂45和第4个桥臂45也由同一个直流功率电源61供电。
[0093] 当需要变结构时，例如可将功率开关T7和TlO断开，将功率管1Q3、1Q2、4Q3和4Q2 所在的桥臂从功率电源IVS上断开，同时将功率管1Q3和4Q3关闭，将功率管1Q2和4Q2常 开，运样绕组IWl的右端经过常开的功率管1Q2和4Q2,连接到绕组2W1的右端，运样就实现 了两个绕组的串联，形成一个新的绕组，并由功率管1Q1、1Q4、4Q1和4Q4组成新的H桥来驱 动，运样就实现了变结构功能；其他相绕组也是类似进行处理。当然，也可W由3个H桥变 换为6个H桥驱动，操作过程为上述过程的逆过程。
[0094] 绕组1W1-1W3分别与绕组2W1-2W3,在功能上相同，在某个绕组或者功率管发生故 障后，并将发生故障的那个H桥上的功率管全部关闭，并由功能相同的绕组电流加倍来弥 补故障相的缺失，从而可W保证输出转矩保持平稳，实现故障容错功能。该拓扑结构在发生 故障时，关闭的相数或器件最少，从而可W保证系统的效率更高。而且，该拓扑结构还对功 率电源、功率管和功率开关等具有故障容错能力。根据工况需求，可W关闭一半H桥，来实 现轻载工作模式。当全部H桥驱动拓扑结构均工作时，并工作在超载模型下，从而实现重载 工作模式。 阳0巧]参见图6,故障诊断算法具体步骤为：
[0096] 1)电流采集模块中的电流传感器实时采集的各相电流，将各相电流进行平方处 理，并将相邻两相电流平方进行做差求得各相电流相互残差；
[0097] 2)对正常时各相电流相互残差进行范数计算或数学期望计算，建立正常各相电流 相互残差时范数值表或数学期望值表；
[0098] 3)对步骤I)得到的各相电流相互残差进行范数计算或数学期望计算，通过实时 对比各相电流相互残差范数值或数学期望值与正常时各相电流相互残差时范数值或数学 期望值，判定故障类型和发生故障的具体位置，并实现故障识别和隔离。
[0099] 步骤1)中若电流相数为奇数，各相电流残差的具体计算公式为：
，其中i。为第n相电流，1. .. n为奇数电流相数； 阳101] 若电流相数为奇数，各相电流残差的具体计算公式为：
，其中im为第m相电流，1. .. 2m为偶数电流相数。 阳103] 步骤3)中根据数学期望值判定故障类型和发生位置的具体方法为： 阳104] 若电流相数为奇数， 阳1化]
[0106] 若电流相数为偶数， 阳 107]
[0108] 计算相互残差的范数值，判断故障位置和类型，也是类似判断。
[0109] 对于奇数相绕组电机，根据相互残差的范数值的故障诊断公式为： 阳110]
阳111] 对于偶数相绕组电机，根据相互残差的范数值的故障诊断公式为： 阳112]
[0113] 对驱动器体积和重量无限制，同时对电机系统W及驱动器的可靠性要求非常高的 应用场合情况下，采用第一驱动器20,每个绕组由一个H桥驱动，控制非常灵活，如果发生 故障，可将该绕组所在的H桥全部关闭，由该绕组功能相同的绕组的电流加倍来弥补故障 绕组造成的功率缺失，其他绕组的电流保持不变，运样实现的容错控制所用器件最少，系统 效用最高。而且，可W保证实现多次故障-工作，保证了系统具有较高的可靠性和安全性。
[0114] 对驱动器体积和重量受限，同时对电机系统W及驱动器的可靠性要求也较高的应 用场合情况下，采用第二驱动器，驱动拓扑经过变换，每N个绕组可W由一个星形驱动拓扑 结构来驱动，当其中一个绕组或者功率管发生故障，可将该绕组所在的星形驱动拓扑关闭， 完全由另外一个星形驱动拓扑工作，电流幅值加倍，相位不变，也实现了故障容错，但是由 于关闭了一半的绕组和功率管，造成系统的功率密度较低，在运种情况下，只能保障实现一 次故障-工作，不能再出现故障，否则系统崩溃。
[0115] 例如对于20KW的电机，第一驱动器重量超过IOKG无法满足驱动器的重量要求，贝U 采用第二驱动器。
[0116] 结合图9所示，第二驱动器可根据主控制10的控制指令变换结构，将独立绕组电 机30的绕组驱动方式变换为两个星形结构或者多个独立H桥结构，其中采用独立H桥结构 时，在算法上或电气上将独立绕组电机30的多个绕组31串联或者并联起来驱动，第二驱动 器根据功率驱动指令驱动独立绕组电机30 ;第二驱动器还包括功率管驱动器和开关 驱动器23_2,功率管驱动器和开关驱动器23_2的输入端与可编程逻辑控制器21_2的 输出端连接，功率管驱动器和开关驱动器23_2的输出端分别与功率管组24_2(即2N 个绕组驱动单元）和功率开关组25_2的控制端连接。
[0117] 结合图7,所述功率开关组2_50包括多个功率开关2_51，构成N-I个开关串联单 元和一个独立开关S0,开关串联单元包括依次串联的第一开关ISi、第二开关2Si和第=开 关3Si，第一开关ISi的一端作为第一独立端，第一开关ISi另一端与第二开关2Si -端连 接，连接端作为第一公共端，第二开关2Si的另一端与第立开关3Si的一端连接，连接端作 为第二公共端，第=开关3Si的另一端作为第二独立端；第i个开关串联单元的第一公共 端连接第i+1个开关串联单元的第一独立端和第i+1个绕组的第二端；第i个开关串联单 元的第二公共端连接第i+1个开关串联单元的第二独立端和第N+