【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制，特别是涉及一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法及系统。
技术介绍
1、随着现代工业的不断发展，电机作为各种设备的核心驱动部件，其性能和可靠性要求日益提高。在众多电机类型中，六相永磁同步电机因其独特的结构和性能特点，逐渐受到广泛关注和应用。它在许多领域展现出了优于传统三相电机的特性，为高性能驱动系统的发展提供了新的解决方案。
2、虽然六相永磁同步电机因其高效率、高功率密度和高可靠性而在工业应用中广泛使用，然而，在实际运行过程中，由于各种原因(如绝缘老化、机械磨损等)，电机可能会出现断相故障，这将严重影响电机的性能和寿命，传统六相永磁同步电机必须先诊断后容错，存在误诊和时延问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法及系统，解决了传统六相永磁同步电机必须先诊断后容错的固有思路，本专利技术在不使用诊断过程的情况下，从根本上避免了引入容错控制时的误诊和时延问题，所提出的免诊断自容错方案一般可应用于多相电机驱动器中单相开路故障和多相开路故障。并且，在不同的开路故障情况下，电机模型、调制策略、控制框架都不需要改变。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，包括以下步骤：
3、s1、获取开路故障下六相永磁同步电机的电压和电流，通过clark变换将六相永磁同步电机的电压和电流从三相静止
4、两相同步旋转坐标系中六相永磁同步电机电压方程为：
5、
6、两相静止坐标系中六相永磁同步电机电压方程为：
7、
8、其中，ud、uq为两相同步旋转坐标系的定子电压，ux、uy为两相静止坐标系的定子电压，id、iq为两相同步旋转坐标系的定子电流，ix、iy为两相静止坐标系的定子电流，r为定子电阻，ld、lq为d-q坐标系下的电感，lz为漏感，ωe为电机的电角速度，ψf为转子磁链。
9、s2、根据两相同步旋转坐标系获取六相永磁同步电机q轴电流和两相静止坐标系的电流关系，进而获取开路故障下实现容错的两相静止坐标系参考电流；
10、s3、通过二阶广义积分器的锁相环优化参考电流的控制信号，获得新参考电流的控制信号，使开路故障下的两相静止坐标系中的电流实际值不断代替参考电流的数值，让开路故障下的两相静止坐标系中的电流实际值逐渐向电流理想值收敛；
11、s4、通过改进重复控制器来抑制开路故障下两相静止坐标系中新参考电流的谐波分量和周期性扰动，根据新参考电流的控制信号，通过变增益pi控制器更新补偿开路故障下健康相的电流，获得更新后的电流参考值；
12、s5、通过空间矢量调制模块将更新后的电流参考值生成六相电压参考信号，基于六相电压参考信号驱动电机平稳运行。
13、本专利技术进一步设置为，通过clark变换将六相永磁同步电机的电压和电流从三相静止坐标系转换到两相静止坐标系的公式为：
14、
15、其中，ia、ib、ic和iu、iv、iw分别代表abc三相电流和uvw三相电流，iα1、iβ1和iα2、iβ2分别代表两个独立的α-β坐标系。
16、本专利技术进一步设置为，通过park变换将两相静止坐标系中的电压和电流转换到两相同步旋转坐标系的步骤包括：
17、将两个独立的α-β坐标系和六相永磁同步电机电磁转矩方程相结合，得到两相同步旋转坐标系中电流：
18、
19、其中，iα1、iβ1和iα2、iβ2分别代表两个独立的α-β坐标系中电流，iα、iβ和ix、iy表示两相同步旋转坐标系中电流；
20、六相永磁同步电机电磁转矩方程为：
21、te＝3pniq[id(ld-lq)+ψf]；
22、其中，te为电磁转矩，pn为极对数，ld、lq为两相同步旋转坐标系下的电感，ψf为转子磁链，id、iq为两相同步旋转坐标系下的定子电流。
23、本专利技术进一步设置为，根据两相同步旋转坐标系获取六相永磁同步电机q轴电流和两相静止坐标系的电流关系的步骤包括：
24、将两相同步旋转坐标系与六相永磁同步电机运动方程相结合，得到六相永磁同步电机q轴电流和两相静止坐标系的电流关系，公式为：
25、
26、六相永磁同步电机运动方程为：
27、
28、其中，pn为极对数，te为电磁转矩，tl为负载转矩，b为阻尼系数，j为转动惯量，ω为机械角速度。
29、本专利技术进一步设置为，通过二阶广义积分器的锁相环优化参考电流的步骤包括：
30、s1，获取输入信号；
31、s2，将输入信号分解成一对正交信号；
32、s3，获取将正交信号与参考电流的控制信号进行比较，生成相位误差信号；
33、s4，对相位误差信号进行滤波和平滑，获取得到新的参考电流的控制信号。
34、假设输入信号ug为一纯正弦信号：
35、ug＝ugmcosθg；
36、其中，ugm、θg为ug的幅值和相位。根据梅森公式可以得到ug到二阶广义积分器输出的正交信号的传递函数分别为：
37、
38、park变换的表达式为：
39、
40、结合前述公式，可得：
41、
42、本专利技术进一步设置为，改进重复控制器包括周期信号发生器、控制器增益、低通滤波器以及相位超前补偿环节。
43、本专利技术进一步设置为，通过改进重复控制器来抑制开路故障下两相静止坐标系中新参考电流的谐波分量和周期性扰动的步骤包括：
44、s1，将误差信号输入到内模，生成与被控周期性信号具有相同频率和相位特性的信号；
45、s2，通过低通滤波器对内模生成的信号进行滤波处理，滤除高频干扰信号；
46、s3，通过相位超前补偿环节对经过滤波后的信号进行相位补偿，以补偿控制和传输延迟；
47、s4，通过控制器增益调整经过上述处理后的信号幅度，调节系统误差收敛速率；
48、s5，将最终处理后的信号作为控制信号输出，用于调整系统的实际输出；
49、s6，将系统的实际输出再次与期望输出进行比较，形成闭环控制；
50、s7，将连续域的重复控制器转换为离散域，以便在数字控制系统中实现。
51、改进重复控制器的传递函数为：
52、
53、式中，grc(s)为周期信号发生器，t0为基波信号频率，krc为控制器增益，用于调节系统误差收敛速率，q(s)为低通滤波器，q(jω)≤1，其作用是滤除系统中存在的高频干扰信号；estc为超前相位补偿环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过Clark变换将六相永磁同步电机的电压和电流从三相静止坐标系转换到两相静止坐标系的公式为：
3.根据权利要求2所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过Park变换将两相静止坐标系中的电压和电流转换到两相同步旋转坐标系的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述根据所述两相同步旋转坐标系获取六相永磁同步电机q轴电流和所述两相静止坐标系的电流关系的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过二阶广义积分器的锁相环优化所述参考电流的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述改进重复控制器包括周
7.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过改进重复控制器来抑制开路故障下两相静止坐标系中新参考电流的谐波分量和周期性扰动的步骤包括：
8.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述变增益PI控制器的数学公式为：
9.根据权利要求8所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述比例增益的切换公式为：
10.一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制系统，其特征在于，包括：PI控制器模块、改进重复控制器模块和基于二阶广义积分器的锁相环；
...【技术特征摘要】
1.一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过clark变换将六相永磁同步电机的电压和电流从三相静止坐标系转换到两相静止坐标系的公式为：
3.根据权利要求2所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过park变换将两相静止坐标系中的电压和电流转换到两相同步旋转坐标系的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述根据所述两相同步旋转坐标系获取六相永磁同步电机q轴电流和所述两相静止坐标系的电流关系的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种六相永磁同步电机开路故障下的免诊断自适应容错控制方法，其特征在于，所述通过二阶广义积分器的锁相环优化所述参考电...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁雷，喻明乐，徐岸非，王盼，袁凯，程剑波，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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