六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法技术

本发明专利技术提供了一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其包括以下步骤：(1)以定子铜耗最小、最小相电流为目标，根据六相永磁同步电机的中性点连接方式对所述六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°的情况下的电流进行求解；(2)求取缺相后的变换矩阵，并根据所述变换矩阵构建两相开路夹角为150°的情况下所述六相永磁同步电机在旋转坐标系下数学模型；(3)根据所述六相永磁同步电机的数学模型建立缺相后的解耦矢量控制方法。本发明专利技术的方法降低了缺相后的转矩脉动，且具有更好的动态性能，提高了驱动系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法
本专利技术涉及电机学领域，具体地，涉及一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法。
技术介绍
现有技术，常用的多相电机缺相运行时的容错控制方式大致分为两种：一种是基于滞环电流的容错控制方式，实现方法为根据电机缺相前后总磁势保持不变的原则，以定子铜耗最小或最小相电流作为优化目标求解出未发生故障的各相绕组电流的参考值，然后对各相电流采用滞环比较方式进行控制。一些现有技术中，开相条件下双绕组同步电机的容错与最小损耗控制中将容错后电机的铜损最小作为优化目标，而一些现有技术中，双绕组永磁容错电机不同故障容错控制策略的比较研究中则将容错后电机的相电流幅值最小、转矩最优作为优化目标。该方法由于没有建立电机缺相运行时的数学模型，系统的动态性能较差，不适合工作在大功率高性能场合。另一种是基于动态数学模型的解耦矢量控制方式，实现方法是首先求出电机缺相后的降维解耦变换阵，进而推导出其缺相状态下的数学模型，从而实现对六相电机缺相后的矢量控制。一些现有技术中，双Y移30°六相永磁同步电机容错控制研究中通过坐标变换建立了一相开路时六相感应电机动态解耦数学模型，实现矢量控制。一些现有技术中，五相永磁同步电动机单相开路故障的容错控制策略中提出一种基于解析法的容错电流优化控制策略。利用缺相状态下的扩展派克变换矩阵，分别推导了基波和3次谐波同步旋转坐标系下一相开路时五相永磁同步电机的动态数学模型。一些现有技术中，五相永磁同步电机缺相运行的建模与控制中首先推导出一相开路状态下的坐标变换矩阵，构建了开路故障时五相永磁同步电机的解耦数学模型，从而实现了缺相后的矢量控制。一些现有技术中，六相永磁同步电机缺相容错控制中根据定子磁势不变的原则，以铜耗最小为目标，建立缺一相时六相永磁同步电机的数学模型，提出了缺相后的解耦矢量控制方法；并研究了在此容错控制下漏感和五次空间谐波对转矩脉动的影响，通过补偿抑制了其影响。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，解决了现有技术中存在的问题。本专利技术提供的技术方案是：一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其包括以下步骤：(1)以定子铜耗最小、最小相电流为目标，根据六相永磁同步电机的中性点连接方式对所述六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°的情况下的电流进行求解；(2)求取缺相后的变换矩阵，并根据所述变换矩阵构建两相开路夹角为150°的情况下所述六相永磁同步电机在旋转坐标系下数学模型；(3)根据所述六相永磁同步电机的数学模型建立缺相后的解耦矢量控制方法。本专利技术的进一步改进在于，对电流进行求解包括以下步骤：(S11)求解开路后所述六相永磁同步电机的定子电流的约束条件；(S12)根据中性点连接方式，得到所述六相永磁同步电机的定子电流的附加约束条件；(S13)选则定子电流的目标函数，根据所述目标函数、所述约束条件以及所述附加约束条件，求解两相开路后的四相定子电流的表达式。本专利技术的进一步改进在于，所述定子电流的目标函数是以定子铜耗最为目标的目标函数；或者，所述定子电流的目标函数是以最小相电流为目标的目标函数。本专利技术的进一步改进在于，所述中性点连接方式包括中性点隔离的连接方式以及唯一中性点的连接方式；对于中性点隔离的连接方式，所述附加约束条件满足剩余四相绕组电流之和为零；对于唯一中性点的连接方式，所述附加约束条件满足每套剩余两相绕组电流之和为零。本专利技术的进一步改进在于，两相开路时，变换矩阵的表达式为：T4＝T2s/2rT4s/2s其中，对于中性点隔离的连接方式，T4s/2s的表达式为：对于唯一中性点的连接方式，T4s/2s的表达式为：其中，T2s/2r的表达式为：本专利技术的进一步改进在于，构建所述六相永磁同步电机在旋转坐标系下数学模型包括以下步骤：(S21)求取缺相后剩余四相在自然坐标系下的电压方程和磁链方程；(S22)将所述变换矩阵作用到所述电压方程和所述磁链方程的两侧，以得到在旋转坐标系下两相开路的永磁同步电机数学模型，该数学模型为d-q坐标系下的定子电压方程；(S23)提取所述定子电压方程中的时变参数矩阵，在所述定子电压方程的两侧分别乘以时变参数矩阵的逆矩阵，得到v-w坐标系下的定子电压方程。本专利技术的进一步改进在于，v-w坐标系下的定子电压方程的时变参数包括定子等效电阻的二倍频分量相关项、漏感微分相关项以及转速-漏感相关项；建立缺相后的解耦矢量控制方法中，采用电压前馈的方法补偿所述转速-漏感相关项，并忽略定子等效电阻的二倍频分量相关项、漏感微分相关项。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术的方法降低了缺相后的转矩脉动，且具有更好的动态性能，提高了驱动系统的可靠性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1所示为一种六相永磁同步电机的定子线圈分布示意图；图2为两种定子绕组的中性点有两种连接形式的示意图；图3为本实施例中得到的控制系统的框图；图4为正常控制的仿真结果；图5为缺相后无容错控制的仿真结果；图6为采用本实施例的容错控制后的仿真结果。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本实施例中仅讨论六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法。本方法中，分别以定子铜耗最小、最小相电流为目标，对不同中性点连接方式下的六相永磁同步电机缺两相的电流进行求解。根据缺相后的变换矩阵，构建缺两相时六相永磁同步电机的数学模型，并由此建立缺相后的解耦容错控制方法。最后对所建立的数学模型以及容错控制方法进行了仿真验证。具体的，本实施例的方法包括以下步骤：(S1)以定子铜耗最小、最小相电流为目标，根据六相永磁同步电机的中性点连接方式对所述六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°的情况下的电流进行求解。图1所示为一种六相永磁同步电机的定子线圈分布示意图。为了便于讨论，本实施例中假设六相永磁同步电机的A和E相开路，则剩余4相的合成磁动势为：当六相永磁同步电机正常工作时，其合成磁势为一圆形旋转磁场，表达式如下所示：F(t,θs)＝3Fφ1cos(ωt-θs)＝3Fφ1[cos(ωt)cos(θs)+sin(ωt)sin(θs)](3)对于任意一相瞬时电流，可以将其表示成向量形式为iφ＝kicos(ωt-θi)＝micos(ωt)+n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其包括以下步骤：/n(1)以定子铜耗最小、最小相电流为目标，根据六相永磁同步电机的中性点连接方式对所述六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°的情况下的电流进行求解；/n(2)求取缺相后的变换矩阵，并根据所述变换矩阵构建两相开路夹角为150°的情况下所述六相永磁同步电机在旋转坐标系下数学模型；/n(3)根据所述六相永磁同步电机的数学模型建立缺相后的解耦矢量控制方法。/n

【技术特征摘要】
1.一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其包括以下步骤：
(1)以定子铜耗最小、最小相电流为目标，根据六相永磁同步电机的中性点连接方式对所述六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°的情况下的电流进行求解；
(2)求取缺相后的变换矩阵，并根据所述变换矩阵构建两相开路夹角为150°的情况下所述六相永磁同步电机在旋转坐标系下数学模型；
(3)根据所述六相永磁同步电机的数学模型建立缺相后的解耦矢量控制方法。


2.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其特征在于，对电流进行求解包括以下步骤：
(S11)求解开路后所述六相永磁同步电机的定子电流的基本约束条件；
(S12)根据中性点连接方式，得到所述六相永磁同步电机的定子电流的附加约束条件；
(S13)选则定子电流的目标函数，根据所述目标函数、所述约束条件以及所述附加约束条件，求解两相开路后的四相定子电流的表达式。


3.根据权利要求2所述的一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其特征在于：
所述定子电流的目标函数是以定子铜耗最为目标的目标函数；
或者，所述定子电流的目标函数是以最小相电流为目标的目标函数。


4.根据权利要求2所述的一种六相永磁同步电机在两相开路夹角为150°下的控制方法，其特征在于：所述中性点连接方式包括中性点隔离的连接方式以及唯一中性点的连接方式；
对于中性点隔离的连接方式，所述附加约束条件满...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈灿然，胡兰馨，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31