三相两电平PMSM驱动逆变器单管开路故障的容错控制方法与流程

技术特征：
1.一种三相两电平pmsm驱动逆变器单管开路故障的容错控制方法，其特征在于：三相两电平逆变器共有八个固有电压矢量，其中六个为有效矢量，两个为零矢量；步骤如下：步骤1、建立故障状态下，三相两电平逆变器的固有电压矢量的计算公式：步骤1.1：根据故障状态下的功率回路拓扑结构，得到故障状态下的每个电压矢量的逆变器输出三相电压激励步骤1.2、根据得到故障状态下的电压矢量：当每种单管开路故障下，分别有三个相邻的有效矢量受故障影响，分别为其余五个为健康矢量统一表述为则在αβ坐标轴下当故障未发生时，故障相同相位的有效矢量为x为相位，v
dc
为母线电压，相邻的两个有效矢量分别为与在故障发生后，三个受影响矢量的幅值和方向改变为：在故障发生后，三个受影响矢量的幅值和方向改变为：对应地在svpwm的六个空间扇区中，有四个空间扇区受影响，其中两个扇区中作用的矢量均为受影响矢量，另两个扇区中作用的矢量为一个健康矢量，一个受影响矢量；步骤2：根据故障发生前后受影响矢量的幅值和相位关系，在受故障影响的扇区中，实施矢量作用时间再分配策略，具体为：步骤2.1：在健康矢量与受影响矢量共同作用的扇区，设在svpwm下健康矢量作用时间为t1，受影响矢量作用时间为t2，再分配后的作用时间分别为和故障发生前后每个扇区内的合成电压矢量和表述为：使与的实部与虚部相等，则当t1>t2时得当t1<t2时得时得步骤2.2：在两个受影响矢量作用的扇区，设在幅值为0的受影响矢量的作用时间为t1，另一个受影响矢量作用时间为t2，再分配后的作用时间分别为和因为此时等效于零矢量，因此将其作用时间分配给幅值不为零的受影响矢量或可得步骤3：根据与再分配后的矢量作用时间建立故障状态下三相两电平pmsm驱动系统的电流预测模型：
步骤3.1：根据及得到故障状态下每个开关周期产生的逆变器三相电压激励为：其中代表扇区内第一个作用矢量的三相电压激励，代表扇区内第一个作用矢量的三相电压激励，代表扇区内第二个作用矢量的三相电压激励；步骤3.2：采用坐标变换将变换为dq轴电压激励步骤3.3：以取代电流预测模型中的电压激励项，得到故障状态下电流预测模型，表述为：其中l
d
，l
q
，r
s
，ψ
f
分别为dq轴电压，绕组电阻，转子磁链；t
s
为开关周期；为开关周期；分别为当前开关周期的电流和转速反馈；为下一开关周期的预测值；步骤4、基于电流预测模型实施故障后dq轴电流控制策略的使能机制：步骤4.1：求得传统预测模型与所提故障电流预测模型的预测残差；步骤4.2：当残差为0时，采用健康状态下的dq电流控制参考值；步骤4.3：当残差不为0时，采用故障状态下的dq电流控制参考值。2.根据权利要求1所述三相两电平pmsm驱动逆变器单管开路故障的容错控制方法，其特征在于：在步骤1中得到故障电压矢量的计算公式为：3.根据权利要求1所述三相两电平pmsm驱动逆变器单管开路故障的容错控制方法，其特征在于：在步骤4中所述故障后dq轴电流控制策略为：其中为电流环控制指令；θ
e
为转子位置；i
peak
为逆变器功率器件的标称连续直流电流；为传统预测模型的电流预测值。

技术总结
本发明涉及一种三相两电平PMSM驱动逆变器单管开路故障的容错控制方法，将由开路故障引起的电机转速和转矩波动减少90％以上。针对开路故障在各空间扇区对电压矢量的影响，提出了一种矢量作用时间再分配的策略，以在故障状态下最大程度地追踪健康状态下的参考电压矢量。由于单管开路故障发生后电流控制模式需要在故障状态与健康状态间周期性切换，为了保证故障后电流控制模式的准确切换，提出了一种使能机制。所提的使能机制基于一种新型的电流预测模型，根据所提预测模型与普通预测模型之间的残差来使能电流控制切换。不同于现有的基于冗余拓扑的容错控制方法，本发明无需增加硬件配置。配置。配置。


技术研发人员：骆光照 张泽良 刘鑫 鲁绪恺 李寅
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2021.08.24
技术公布日：2021/12/14