【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多相永磁同步电机无位置传感器控制领域，尤其是涉及一种双三相永磁同步电机缺相故障下的无位置传感器控制方法。
技术介绍
1、交流传动系统作为工业领域的关键技术之一，其绿色化、智能化升级对于实现碳达峰、碳中和目标有重要意义。多相电机凭借其功率密度大、容错性能好、自由度高等特点，在航空航天、船舶推进、新能源汽车等场合的应用逐渐增加。其中，双三相永磁同步电机的两套绕组移相30°，这一结构特点使其消除了电机的6次转矩脉动，运行时转矩更加平稳。在电机系统运行时，准确的转子位置信息对电机的控制性能至关重要。通常，转子位置信息由机械式位置传感器获得，但是安装机械式传感器会增加电机系统成本和体积。为解决这一问题，无位置传感器控制技术尤为重要。与传统三相电机相比，电机发生缺相故障时高容错性是多相电机的显著优点，因此，双三相永磁同步电机缺相故障时的无位置传感器控制至关重要。
2、目前，针对静止坐标系单轴注入高频信号估计转子位置致使高频电流中存在直流分量的问题，现有方法大多通过引入低通滤波器的方式对其进行抑制，进而影响系统带宽；此外，对于双三相永磁同步电机缺相故障运行时的无位置传感器控制，现有方法并没有对缺相后的电感变化进行分析。然而，电感矩阵中存在大量转子位置信息，特别是当电机缺相运行时，电感矩阵不再对称，因此缺相后的电感变化对于高频注入无位置传感器控制方法具有特殊的研究价值。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一、一种考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法
4、所述控制方法包括以下步骤：
5、s1、向双三相永磁同步电机在α-β两相静止坐标系下的β轴注入高频方波电压，采集双三相永磁同步电机的六相电流，通过对六相电流进行坐标变换，提取d-q同步旋转坐标下的d轴高频响应电流，将d轴高频响应电流的包络线输入二阶广义积分器，重构出一对等幅值且相位相差90°的正弦包络线信号，将重构包络线信号输入锁相环中。
6、s2、根据双三相永磁同步电机的运行状况设置转子位置角度误差。
7、所述步骤s2具体为：
8、当双三相永磁同步电机正常运行时，将转子位置角度误差设置为零；
9、当双三相永磁同步电机发生缺相故障时，根据缺相故障的类型将转子位置角度误差设置为缺相故障时的转子位置角度误差；所述缺相故障的类型包括单相缺相故障、相差30°两相缺相故障、相差150°两相缺相故障、相差270°两相缺相故障和相差120°两相缺相故障。
10、a、当双三相永磁同步电机发生单相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为单相缺相故障时的转子位置角度误差单相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
11、
12、式中，表示单相缺相故障时的转子位置角度误差，表示单相缺相故障引起的估计位置误差角，表示故障相与a相的夹角，故障相为a相、b相、c相、u相、v相或w相。
13、其中，按照以下公式设置单相缺相故障引起的估计位置误差角
14、
15、式中，表示单相缺相故障引起的估计位置误差角，表示故障相与a相的夹角，k表示a相缺相故障时的高频电流系数，k'表示单相缺相故障时的高频电流系数，l1表示第一单相缺相系数，l3表示第二单相缺相系数。
16、其中，a相缺相故障时的高频电流系数k、第一单相缺相系数l1、第二单相缺相系数l3分别由已知参数按照以下公式计算得到：
17、
18、式中，l1表示第一单相缺相系数，l3表示第二单相缺相系数，k表示a相缺相故障时的高频电流系数，l0表示均值电感，l2表示差值电感，lz表示双三相永磁同步电机的电机漏感，θ表示转子位置的电角度形式。
19、其中，均值电感l0、差值电感l2分别通过以下公式根据d-q同步旋转坐标系下的d轴电感和q轴电感获得：
20、l0＝(ld+lq)/2
21、l2＝(ld-lq)/2
22、式中，l0表示均值电感，l2表示差值电感，ld表示在d-q同步旋转坐标系下的d轴电感，lq表示在d-q同步旋转坐标系下的q轴电感。
23、b、当双三相永磁同步电机发生相差30°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差30°两相缺相故障时的转子位置角度误差相差30°两相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
24、
25、式中，表示相差30°两相缺相故障时的转子位置角度误差，表示故障两相中第一套绕组的故障相与a相的夹角，表示相差30°两相缺相故障时的固有缺相估计位置误差角，表示相差30°两相缺相故障引起的估计位置误差角。
26、其中，相差30°两相缺相故障引起的估计位置误差角按照以下公式设置：
27、
28、式中，表示相差30°两相缺相故障引起的估计位置误差角，kd-30表示a相和u相缺相故障时的d轴高频电流系数，kq-30表示a相和u相缺相故障时的q轴高频电流系数，表示故障两相中第一套绕组的故障相与a相的夹角。
29、其中，相差30°两相缺相故障时的固有缺相估计位置误差角a相和u相缺相故障时的q轴高频电流系数kq-30、a相和u相缺相故障时的d轴高频电流系数kd-30分别按照以下公式设置：
30、
31、式中，表示相差30°两相缺相故障时的固有缺相估计位置误差角，l4表示第一两相缺相系数，l5表示第二两相缺相系数，l6表示第三两相缺相系数，l7表示第四两相缺相系数，k2表示两相缺相故障时的高频电流系数。
32、所述的第一套绕组包括a相、b相和c相。这三相绕组在空间上相隔120°电角度，共同构成了六相电机中的一个三相子系统。
33、c、当双三相永磁同步电机发生相差150°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
34、
35、式中，表示相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差，表示故障两相中第一套绕组的故障相与a相的夹角，表示相差150°两相缺相故障时的固有缺相估计位置误差角，表示相差150°两相缺相故障引起的估计位置误差角。
36、其中，相差150°两相缺相故障引起的估计位置误差角按照以下公式设置：
37、
38、式中，表示相差150°两相缺相故本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：
3.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生单相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为单相缺相故障时的转子位置角度误差；单相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
4.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差30°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差30°两相缺相故障时的转子位置角度误差；
5.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差150°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差；相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
6.根据权利要求4或5所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：第一两相缺相系数L4、第二两相缺相系数L5、第三两相缺相系数L6、第四两相缺相系数L7、两相缺相故障时的高频电流系数K2分别按照以下公式计算得到：
7.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差270°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差270°两相缺相故障时的转子位置角度误差；相差270°两相缺相故障时的转子位置角度误差设置为零。
8.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差120°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差120°两相缺相故障时的转子位置角度误差；相差120°两相缺相故障时的转子位置角度误差设置为零。
9.根据权利要求1所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述锁相环将所述步骤S3.2得到的估计转速输入到二阶广义积分器中，所述二阶广义积分器将估计转速作为谐振频率。
...【技术特征摘要】
1.一种考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：所述步骤s2具体为：
3.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生单相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为单相缺相故障时的转子位置角度误差；单相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
4.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差30°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差30°两相缺相故障时的转子位置角度误差；
5.根据权利要求2所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传感器控制方法，其特征在于：当双三相永磁同步电机发生相差150°两相缺相故障时，将转子位置角度误差设置为相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差；相差150°两相缺相故障时的转子位置角度误差通过以下公式处理得到：
6.根据权利要求4或5所述的考虑缺相故障的双三相永磁同步电机无位置传...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿强，史晓龙，周湛清，张国政，王慧敏，夏长亮，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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