[发明专利]永磁同步直线电机支持向量机内模容错控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种六相永磁同步直线电机，尤其涉及六相永磁同步直线电机的定子绕组单相开路故障情况的容错控制系统及方法，可用于高可靠性的电力传动。

背景技术

六相永磁同步直线电机拥有低压大功率、谐波损耗小等诸多优点，具有很好的应用前景，尤其适应于军舰及潜艇推进、宇航推进、电动汽车驱动、电力机车牵引等重要领域。

六相永磁同步直线电机定子相数多于3相，当发生定子绕组单相开路故障时，可采用容错控制策略，设计相应的控制器，实现无扰运行，并获得较为平稳的电磁推力。

内模控制具有调节性能好、鲁棒性强以及能消除不可测干扰的影响等特点，已经在电机控制领域获得了广泛的应用，利用支持向量机逼近系统的标称模型，构成支持向量机内模控制，从而获得高性能控制效果。目前，尚未见有将支持向量机内模控制用于六相永磁同步直线电机的文献报道。

发明内容

发明目的：针对六相永磁同步直线电机定子绕组单相开路故障，提出一种永磁同步直线电机支持向量机内模容错控制系统及方法，提高电机控制的可靠性。

技术方案：一种永磁同步直线电机支持向量机内模容错控制系统，包括容错控制器、第一PI调节器、第二PI调节器、Park反变换模块、Clark反变换模块、逆变器、磁链观测切换模块、位置检测模块、速度检测模块和六相永磁同步直线电机；所述容错控制器包括正常内模控制器和故障内模控制器，正常内模控制器由正常控制器和正常标称模型支持向量机组成，故障内模控制器由故障控制器和故障标称模型支持向量机组成；

所述容错控制器的输出端分别接第一PI调节器和第二PI调节器；所述第一PI调节器和第二PI调节器的输出端与Park反变换模块的输入端连接；所述Park反变换模块、Clark反变换模块和逆变器依次串联；所述逆变器的输出端分别接Clark变换模块和六相永磁同步直线电机；所述Clark变换模块的输出端接Park变换模块，Park变换模块的输出端分别接第一PI调节器和第二PI调节器的输入端；所述六相永磁同步直线电机的输出端分别接位置检测模块和速度检测模块，位置检测模块的输出端分别接Park反变换模块和Park变换模块，速度检测模块的输出端接容错控制器；所述磁链观测切换模块的输入端接Clark反变换模块的输出端，磁链观测切换模块的输出端接容错控制器。

永磁同步直线电机支持向量机内模容错控制系统，由定子磁链控制回路和速度控制回路组成；所述速度检测模块检测并反馈六相永磁同步直线电机的速度n，与设定速度n^*比较构成速度控制回路；

所述位置检测模块检测并反馈六相永磁同步直线电机的动子位置；磁链观测切换模块输出故障信息给容错控制器，选择相应的内模控制器；磁链观测切换模块观测电机定子磁链ψ_s，与设定定子磁链比较构成定子磁链控制回路。

一种永磁同步直线电机支持向量机内模容错控制方法，当六相永磁同步直线电机无故障时，由磁链观测切换模块选择正常标称模型支持向量机和正常控制器，将设定速度n^*与速度检测模块反馈速度n的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为正常内模控制器的输入信号，正常内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得正常运行；

当六相永磁同步直线电机出现单相开路故障时，由磁链观测切换模块选择故障标称模型支持向量机和故障控制器，将设定速度与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为故障内模控制器的输入信号，故障内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得容错控制。

本发明的有益效果是：

1、采用支持向量机分别获取电机正常和故障状态标称模型，采用内模控制方法，鲁棒性强。

2、本发明无需增添新的硬件即可实现电机的容错运行，硬件成本低。