[发明专利]一种应用于磁悬浮轴承的五桥臂容错控制方法及系统

权利要求书

1.一种应用于磁悬浮轴承的五桥臂容错控制方法，所述五桥臂的拓扑包括：10个可控开关、4个绕组和1个直流电压源，每个桥臂由上下2个可控开关串联连接，每个桥臂上下两端分别与所述直流电压源两端相连，第一个桥臂作为公共桥臂，其余四个桥臂作为非公共桥臂，所述4个绕组A1、A2、A3、A4的一端均与公共桥臂中点相连，另一端分别依次与其余四个非公共桥臂的中点相连，其特征在于，所述容错控制方法包括：

步骤(1)、在正常工作模式下，将4个绕组A1、A2、A3、A4上的电流指令值通过矩阵变换为五个桥臂中点平均电压指令值；

步骤(2)、实时监测五个桥臂中点平均电压指令值的变化，并将其与设定的阈值进行比较；若所述五个桥臂中点平均电压指令值同时满足：一个桥臂中点平均电压指令值高于其所在桥臂设定的上阈值且其余桥臂中点平均电压指令值低于其所在桥臂设定的下阈值，或一个桥臂中点平均电压指令值低于其所在桥臂设定的下阈值且其余桥臂中点平均电压指令值高于其所在桥臂设定的上阈值，则判定有可控开关发生故障；

步骤(3)、根据故障位置的不同，对4个绕组A1、A2、A3、A4上的电流方向和可控开关进行切换至对应的容错工作模式。

2.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于，在所述正常工作模式下，所有可控开关均工作，控制绕组A1、A3的电流方向由其所在的非公共桥臂流入公共桥臂，绕组A2、A4的电流方向由公共桥臂流入其所在的非公共桥臂。

3.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于，公共桥臂故障，进入容错模式一：控制绕组A1、A2的电流方向由其所在的非公共桥臂流入公共桥臂，绕组A3、A4的电流方向由公共桥臂流入其所在的非公共桥臂或绕组A1、A2电流方向由公共桥臂流入其所在的非公共桥臂，绕组A3、A4的电流方向由其所在的非公共桥臂流入公共桥臂，同时控制公共桥臂所在的两个可控开关不工作。

4.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于，绕组A1或绕组A2所在的非公共桥臂故障，进入容错模式二：控制绕组A2、A3的电流方向由其所在的非公共桥臂流入公共桥臂，绕组A1、A4的电流方向由公共桥臂流入其所在的非公共桥臂，同时控制绕组A1所在非公共桥臂的上可控开关和绕组A2所在非公共桥臂的下可控开关不工作。

5.根据权利要求1所述的容错控制方法，其特征在于，绕组A3或绕组A4所在的非公共桥臂故障，进入容错模式三：控制绕组A2、A3的电流方向由公共桥臂流入其所在的非公共桥臂，绕组A1、A4的电流方向由其所在的非公共桥臂流入公共桥臂，同时控制绕组A3所在非公共桥臂的上可控开关和绕组A4所在非公共桥臂的下可控开关不工作。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的容错控制方法，其特征在于，所述故障位置判别方法为：

公共桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，非公共桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，则判定公共桥臂的上可控开关故障；

公共桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，非公共桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，则判定公共桥臂的下可控开关故障；

绕组A1所在的非公共桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，其余桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，则判定绕组A1所在的非公共桥臂的上可控开关故障；

绕组A2所在的非公共桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，其余桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，则判定绕组A2所在的非公共桥臂下可控开关故障；

绕组A3所在的非公共桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，其余桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，则判定绕组A3所在的非公共桥臂的上可控开关故障；

绕组A4所在的非公共桥臂中点平均电压指令值低于所述其所在桥臂设定的下阈值，其余桥臂中点平均电压指令值高于所述其所在桥臂设定的上阈值，则判定绕组A4所在的非公共桥臂下可控开关故障。