[发明专利]针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置和存储介质

说明书

本发明涉及电机控制领域，并且更具体地涉及一种针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质。该方法包括：A、在考虑电机交、直轴电流随电机转子电角度变化的条件下，构建容错控制优化模型，其中，所述容错控制优化模型包括基于电机扭矩方程生成的代价方程以及由故障相电流方程、电机相电流限制方程、电机相电压限制方程中的一者或多者构成的限制条件；以及B、利用所述容错控制优化模型确定当前电机转子电角度下的相电流参考值。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，并且更具体地涉及一种针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质。

背景技术

应用于车辆领域的电驱动系统往往具有较高的安全性和可靠性要求。目前，针对三相交流电机逆变器的开路故障，一种较为常见的容错策略是修改三相全桥逆变器的拓扑结构。例如，在三相全桥逆变器的基础上增加一相备用的桥臂，或将三相绕组的中性点通过双向晶闸管连接于直流侧两个分压电容中间，或将电机的三相绕组中性点打开，通过开绕组的方式使用两套三相全桥逆变器驱动。此类策略虽然可以实现容错控制，但由于需要修改硬件电路结构，因此无法直接适用于现有的三相交流电机驱动系统产品。此外，硬件电路的改变还意味着成本和系统复杂程度的增加。

针对三相交流电机逆变器开路故障，不改变电机和逆变器硬件电路结构的容错策略较少。部分现有技术通过修改空间矢量调制(SVPWM)中各电压矢量的作用时长来实现容错控制，然而该方法的实际扭矩控制效果不佳，并且由于未对故障下的电流参考做出调整，该方法的转速适用范围可能受限；部分现有技术通过重构故障状态下的电机模型，结合模型预测方法对电机进行容错控制，但这种控制策略不仅复杂且控制精度较低；另有部分现有技术将故障相的电流参考看作正常相电流的二次谐波形式对电机进行容错控制，但相电流的这种二次谐波形式限制了故障下的扭矩输出能力，且无法适用于电机高速弱磁区。此外，部分容错策略中电机相电流峰值较大，这会增大系统铜耗，降低效率，并且可能影响控制系统的稳定性。

发明内容

为了解决或至少缓解以上问题中的一个或多个，本发明提出了一种针对交流电机开路故障的容错控制方法、装置、计算机设备和计算机存储介质，以提升电驱动系统的可靠性并降低由故障引起的电机扭矩损失。

按照本发明的第一方面，提供一种针对交流电机开路故障的容错控制方法，所述交流电机由逆变器驱动，所述方法包括下列步骤：A、在考虑电机交、直轴电流随电机转子电角度变化的条件下，构建容错控制优化模型，其中，所述容错控制优化模型包括基于电机扭矩方程生成的代价方程以及由故障相电流方程、电机相电流限制方程、电机相电压限制方程中的一者或多者构成的限制条件；以及B、利用所述容错控制优化模型确定当前电机转子电角度下的相电流参考值。

作为以上方案的替代或补充，根据本发明一实施例的方法还包括：C、基于交流电机和驱动所述交流电机的逆变器的故障状态信息，确定所述交流电机的故障相和开路故障类型，其中所述开路故障类型包括第一故障类型和第二故障类型。

作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，在步骤C中，在所述故障状态信息指示所述逆变器存在开路故障、并且所述逆变器和所述交流电机的绕组整体上仅存在单相开路故障、并且其中所述逆变器的故障相桥臂满足以下条件之一时，将所述开路故障类型确定为第一故障类型：上、下桥臂的两个开关元件同时发生开路故障；上、下桥臂的两个二极管同时发生开路故障；上桥臂的开关元件和二极管同时发生开路故障；下桥臂的开关元件和二极管同时发生开路故障；以及发生开路故障的开关元件和二极管总个数多于两个。

作为以上方案的替代或补充，在根据本发明一实施例的方法中，在步骤C中，在所述故障状态信息指示所述交流电机的绕组发生开路故障、并且所述逆变器和所述交流电机的绕组整体上仅存在单相开路故障时，将所述开路故障类型确定为第一故障类型。