一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统，任一三相永磁容错电机的容错控制方法包括如下步骤：获得给定转矩；获得直轴电流给定值和交轴电流给定值；对所述直轴电流给定值和交轴电流给定值通过变换后得到正常状态下的各相绕组电流给定值；检测三相永磁容错电机各相绕组实际电流；判断任一相绕组是否发生短路或开路故障，是则利用故障状态下的给定电流计算公式得出故障状态下的各相绕组电流给定值，将故障状态下的各相绕组电流给定值与三相永磁容错电机各相绕组实际电流进行比较，根据比较信号转换为三相H桥逆变器控制信号；本发明能够合理有效分配转矩，使得系统故障时能维持运行。
【专利说明】一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及永磁容错电机控制领域，具体为一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统。
【背景技术】
[0002]单电机容错系统虽然克服了可靠性要求较高领域应用中的大多数问题，但是对于非备份式容错系统，一台电机完全失效也应该列入考虑范围。控制器和反馈系统的冗余对于提高系统可靠性也具有有益效果，而目前国内都仅研究了单台永磁容错电机(FTPMM)的设计及容错控制，没有对于电源失效、控制器故障和反馈系统故障等问题进行研究。澳大利亚Adelaide大学的Nesimi博士在2001年提出了双余度永磁容错电机(FTPMM)系统的拓扑结构，将两个相同的永磁容错电机(FTPMM)共轴连接，每个电机采用独立的供电电源、控制器和反馈系统，既可独立的工作，也可同轴驱动负载，即使其中一个电机模块完全失效，另一个电机模块也能够继续工作，当出现电源失效、控制器故障、反馈系统故障等严重故障时也不至于使整个系统完全瘫痪。较单台容错控制系统而言，虽然双余度控制系统提高了系统可靠性，但增加了电机制造成本，降低了空间利用率。
【发明内容】
[0003]本发明针对以上问题的提出，而研制一种能够合理有效分配转矩，使得系统故障时能维持运行，具有良好的动态和静态性能的双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统。
[0004]本发明的技术手段如下:
[0005]一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法，应用于由两个独立的三相永磁容错电机构成的双余度结构，每一三相永磁容错电机连接一三相H桥逆变器,任一三相永磁容错电机的容错控制方法包括如下步骤:
[0006]步骤1:将三相永磁容错电机的实际转速与给定转速进行比较，对比较信号进行PI调节后获得给定转矩，执行步骤2 ；
[0007]步骤2:根据给定转矩获得直轴电流给定值和交轴电流给定值，执行步骤3 ；
[0008]步骤3:对所述直轴电流给定值和交轴电流给定值通过2r/2s变换和2s/3s变换后得到正常状态下的各相绕组电流给定值，执行步骤4 ；
[0009]步骤4:检测三相永磁容错电机各相绕组实际电流，执行步骤5 ；
[0010]步骤5:判断任一相绕组是否发生短路或开路故障，是则执行步骤6，否则执行步骤8 ;
[0011]步骤6:根据各相绕组发生短路或开路故障的判断结果，利用故障状态下的给定电流计算公式得出故障状态下的各相绕组电流给定值，所述故障状态下的给定电流计算公式为:
[0012]
【权利要求】
1.一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法，应用于由两个独立的三相永磁容错电机构成的双余度结构，每一三相永磁容错电机连接一三相H桥逆变器，其特征在于任一三相永磁容错电机的容错控制方法包括如下步骤: 步骤1:将三相永磁容错电机的实际转速与给定转速进行比较，对比较信号进行PI调节后获得给定转矩，执行步骤2 ； 步骤2:根据给定转矩获得直轴电流给定值和交轴电流给定值，执行步骤3 ； 步骤3:对所述直轴电流给定值和交轴电流给定值通过2r/2s变换和2s/3s变换后得到正常状态下的各相绕组电流给定值，执行步骤4 ； 步骤4:检测三相永磁容错电机各相绕组实际电流，执行步骤5 ； 步骤5:判断任一相绕组是否发生短路或开路故障，是则执行步骤6，否则执行步骤8 ；步骤6:根据各相绕组发生短路或开路故障的判断结果，利用故障状态下的给定电流计算公式得出故障状态下的各相绕组电流给定值，所述故障状态下的给定电流计算公式为:
2.根据权利要求1所述的一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法，其特征在于所述步骤2具体为: 设定直轴电流给定值为零，根据公式T =√3.2npΨfiφcf获得交轴电流给定值，其中Ψf为转子磁链、np为磁极对数、Te为电磁转矩、iqref为交轴电流给定值。
3.—种双绕组三相永磁容错电机的容错控制系统，应用于由两个独立的三相永磁容错电机构成的双余度结构，每一三相永磁容错电机连接一三相H桥逆变器，其特征在于包括两个结构相同的分别对应一三相永磁容错电机的容错控制系统； 任一所述容错控制系统包括: 获得三相永磁容错电机实际转速的转速获取单元； 连接转速获取单元，将所述三相永磁容错电机实际转速与给定转速进行比较，以及对比较信号进行PI调节后获得给定转矩的速度环PI调节器； 连接速度环PI调节器，用于根据所述给定转矩获得直轴电流给定值和交轴电流给定值的第一获取单元； 用于检测三相永磁容错电机各相绕组实际电流的电流检测单元； 连接第一获取单元，用于对所述直轴电流给定值和交轴电流给定值通过2r/2s变换和2s/3s变换后得到正常状态下的各相绕组电流给定值的第一变换单元； 连接电流检测单元，用于根据三相永磁容错电机的各相绕组电流变化判断任一相绕组是否发生短路或开路故障的故障判断单元； 连接故障判断单元和 第一变换单元，用于根据各相绕组发生短路或开路故障的判断结果，利用故障状态下的给定电流计算公式得出故障状态下的各相绕组电流给定值，所述故障状态下的给定电流计算公式为:
4.根据权利要求3所述的一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制系统，其特征在于所述转速获取单元包括: 用于检测三相永磁容错电机位置的位置检测单元； 和连接位置检测单元，根据三相永磁容错电机位置计算实际转速的速度计算单元。
【文档编号】H02P21/00GK103929108SQ201410182747
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】朱景伟, 王霞, 闫新远, 巩洪峰, 董庆明 申请人:大连海事大学