一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法，涉及永磁同步电机控制领域。本发明专利技术采集缺相故障下的电流，所述k时刻dq轴和z1轴电流实际值和电流参考值通过权重系数优化得到k时刻dq轴优化电流和z1轴的优化电流；将dq轴优化电流输入预测电压方程和扰动后电压方程中，通过两个方程联立得到k+1时刻的dq轴预测电流，将k+1时刻的dq轴预测电流输入预测电压方程中得到dq轴预测电压；将z1轴的优化电流输入z1轴电压方程中得到z1轴预测电压。本发明专利技术减小传统无差拍电流预测控制方法对电感参数摄动的敏感性。法对电感参数摄动的敏感性。法对电感参数摄动的敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机控制领域，尤其涉及一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法。

技术介绍

[0002]随着社会的不断发展，传统三相电机驱动系统难以满足越来越严格的要求，而多相电机驱动系统具有大功率、高可靠性和输出转矩波动小的特点，因此研究多相电机的高性能控制策略具有重要的工程意义和价值。但多相电机由于相数的增加，逆变器增加了更多的功率器件和传感器，系统发生故障的可能性大幅增加，其中故障率最高的是逆变器开关管故障和断相故障，应考虑电机和逆变器的容错控制。目前，在容错控制系统中通常采用双闭环控制策略，其中电流环作为控制内环，电流环采用传统的PI控制器调节控制存在参数不易调整的缺点，难以满足高精度控制的要求。与之相比，电流预测控制根据被控对象参数和不同的优化方式建立数学模型，将相电流、相电压等参数输入预测控制算法，得到预测值，其电流环响应迅速，电机相电流纹波小，能够明显提高系统的动态响应。但预测电流控制算法是基于模型推导，因此系统运行性能对模型参数具有敏感性，且在实际应用中由于电机运行时的热效应和饱和效应，其实际参数在运行时会发生变化，进而影响控制系统的稳定性。
[0003]因此，对双Y相移30
°
六相永磁同步电机故障运行时如何提升传统电流预测容错控制对参数发生时的控制性能以及保证闭环系统的稳定性进行研究，具有重要的应用意义和实用价值。

技术实现思路

[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术提供了一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法，能够减小传统无差拍电流预测控制方法对电感参数摄动的敏感性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法，所述永磁同步电机发生单相缺相故障，k时刻d q轴和z1轴电流实际值和电流参考值经无差拍电流预测方法得到预测电压，所述无差拍电流预测方法包括：
[0006]所述k时刻dq轴和z1轴电流实际值和电流参考值通过权重系数优化得到k时刻dq轴优化电流和z1轴的优化电流；
[0007]将dq轴优化电流输入预测电压方程和扰动后电压方程中，通过两个方程联立得到k+1时刻的dq轴预测电流，将k+1时刻的dq轴预测电流输入预测电压方程中得到dq轴预测电压；
[0008]将z1轴的优化电流输入z1轴电压方程中得到z1轴预测电压。
[0009]进一步的，所述优化电流的获取方法为：
[0010][0011][0012][0013]其中，和分别k时刻d轴、q轴和z1轴优化电流；i
d
(k)、i
q
(k)和i
z1
(k)分别为k时刻d轴、q轴和z1轴电流实际值；i
d*
(k)、i
q*
(k)和i
z1*
(k)分别为k时刻d轴、q轴和z1轴电流参考值，k1、k2为权重系数。
[0014]进一步的，所述预测电压方程为：
[0015][0016]式中：
[0017][0018][0019][0020]进一步的，所述k+1时刻的dq轴预测电流的获取方法包括：
[0021]将电阻估计值R0、电感估计值L0、磁链估计值输入预测电压方程中，得到所述电压信号预测方程得到扰动后的电压方程：
[0022][0023]将k时刻d轴、q轴的优化电流替代扰动后的电压方程中的i
d
(k)、i
q
(k)和预测电压方程中的i
d
(k)、i
q
(k)；
[0024]使得到k+1时刻的预测电流i
d
(k+1)、i
q
(k+1)与i
′
d
(k+1)、i
′
q
(k+1)之间的关系。
[0025]进一步的，所述z1轴电压方程为：
[0026][0027]将z1轴的优化电流替代所述z1轴电压方程中的i
z1
，得到z1轴预测电压。
[0028]本专利技术与现有技术相比具有以下技术效果：
[0029]1.本专利技术以双Y相移30
°
六相永磁同步电机单相断相故障为基础，通过降维容错控制策略，重新推导变换矩阵和断相后的六相永磁同步电机数学模型，得到降维电压方程。考虑降维电压方程中的系数矩阵含有随时间变化的变量，对方程两侧同乘M(θ)进行二次变换，实现完全解耦控制，使系统具有更高的可靠性；
[0030]2.本专利技术基于二次变换后的降维电压方程，采用无差拍电流预测控制算法替代传统PI调节器，通过一阶前向欧拉对方程离散化，根据电流反馈值和参考值预测当前时刻期望电压；
[0031]3.本专利技术重写电感参数摄动后的电压方程，得到参数摄动前后期望电压相等条件下的电流离散传递函数，对Z变换后对传函进行稳定性分析，可得算法中电感参数发生摄动会导致系统不稳定，添加权重系数k1、k2对kT时刻的d、q轴电流进行拆分，代入无差拍电流预测算法中，使参数摄动前后期望电压相等条件下的电流离散传递函数极点与权重系数相关，以降低容错控制系统对电感参数摄动的敏感性。；
[0032]4.本专利技术适用于电动汽车、轨道交通、风力发电以及航空航天等从日常生活到国防科技等对系统可靠性要求较高的场合，在低压、大功率场合，如舰船、航天等，具有更大的应用价值。
[0033]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0034]图1是本专利技术一相缺相情况下的双Y移30
°
六相永磁同步电机无差拍电流预测容错控制模型；
[0035]图2是本专利技术双Y移30
°
六相永磁同步电机驱动系统拓扑结构图；
[0036]图3是本专利技术双Y移30
°
六相永磁同步电机定子绕组空间结构图；
[0037]图4是本专利技术电流预测容错控制算法参数摄动前后等效模型；
[0038]图5是本专利技术系统极点与β、L0/L关系；
[0039]图6是本专利技术电感参数一致时传统模型各相相电流仿真波形；
[0040]图7是本专利技术电感参数一致时改进模型各相相电流仿真波形；
[0041]图8是本专利技术电感参数一致时电流i
q
仿真波形，图8a为未引进权重系数时电流i
q
仿真波形，图8b为引进权重系数时电流i
q
仿真波形；
[0042]图9是本专利技术电感参数一致时电流i
d
仿真波形，图9a为未引进权重系数时电流i
d
仿真波形，图9b为引进权重系数时电流i
d
id仿真波形；
[0043]图10是本专利技术电感参数失配2倍时电流i
q
仿真波形，图10a为未本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法，所述永磁同步电机发生单相缺相故障，其特征在于，k时刻d q轴和z1轴电流实际值和电流参考值经无差拍电流预测方法得到预测电压，所述无差拍电流预测方法包括：所述k时刻dq轴和z1轴电流实际值和电流参考值通过权重系数优化得到k时刻dq轴优化电流和z1轴的优化电流；将dq轴优化电流输入预测电压方程和扰动后电压方程中，通过两个方程联立得到k+1时刻的dq轴预测电流，将k+1时刻的dq轴预测电流输入预测电压方程中得到dq轴预测电压；将z1轴的优化电流输入z1轴电压方程中得到z1轴预测电压。2.根据权利要求1所述一种基于无差拍电流预测的六相永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，所述优化电流的获取方法为：其特征在于，所述优化电流的获取方法为：其特征在于，所述优化电流的获取方法为：其中，和分别k时刻d轴、q轴和z1轴优化电流；i
d
(k)、i
q
(k)和i
z1
(k)分别为k时刻d轴、q轴和z1轴电流实际值；i
d*
(k)、i
q*
(k)和i
z1*
(k)分别为k时刻d轴、q轴和z1轴电流参考值...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晗璎，陈琦，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：