[发明专利]一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法

说明书

本发明公开了一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，当六相永磁电机采用全桥供电方式时，若发生缺相故障，那么电机缺相运行下的振动性能急剧恶化。其中，缺相故障类型包括单相缺相、相邻两相缺相、非相邻两相缺相以及至多三相缺相，为抑制电机发生缺相故障后电机的振动响应恶化，针对不同的缺相故障类型下剩余相合成磁动势中的反转磁动势情况，重构剩余相磁动势，调整剩余相电流从而维持振动响应的正常。与传统的缺相故障容错电流算法相比，本发明主要解决了六相永磁同步电机缺相故障运行过程中存在的振动响应恶化的问题。同时，在改善缺相故障下电机的振动性能的同时，保证了电机缺相故障下的转矩性能。

技术领域

本发明涉及到一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，属于航空航天、电动汽车、船舶舰艇等多相永磁电机低振动、高可靠驱动技术领域。

背景技术

六相永磁电机相比于传统的三相永磁电机在驱动自由度上具有更显著的优势，采用多相驱动方案不仅可以提升输出转矩性能，还可以在电机发生缺相故障时通过调整容错算法重构剩余相磁动势，从而维持电机缺相故障下的转矩输出能力。因此，多相永磁电机越来越广泛的应用在航空航天、电动汽车、船舶舰艇等需要高可靠、低振动的应用场合。但是，目前的缺相故障容错电流算法仅关注如何提升故障运行下的电机转矩品质，或者是维持缺相故障运行下电机散热温升的稳定。这些容错控制方法并未考虑缺相故障容错运行下电机的振动性能。恶化的振动性能会损害电机轴承寿命，甚至破坏电机系统的稳定性。因此，在保证电机发生缺相故障下容错运行的同时，如何设计出一种低振动容错电流计算方法就成了亟待解决的难题。

文献Third harmonic current injection in fault-tolerant five-phasepermanent-magnet motor drive[J].IEEE Transactions on Power Electronics,vol.33,no.8,pp.6970-6979,Aug.2018.提出了一种缺相故障后剩余相容错电流三次谐波注入的方法来改善转矩脉动情况，但是该方法注入了新的电流谐波，不可避免会引入新的绕组磁动势谐波，从而恶化电机容错状态下的振动性能，因此不能实现转矩性能和振动性能的共同优化。

中国发明专利公开号CN113364364A授权了一种转矩波动可调的六相永磁电机开路故障容错控制方法，该发明解决了六相永磁电机在开路故障下出现的转矩降额与转矩波动在面向不同动力需求时的均衡补偿问题。但是该容错电流波形中，重构容错相电流对称性较差，电流幅值大小不一致，不能实现基波反转磁动势的完全抵消从而不能最大程度的抑制零阶振动，改善容错运行下的振动性能。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有六相永磁电机容错控制技术的不足，提出了一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，该方法规范性强，适用于不同槽极配合下的六相永磁电机，当电机缺相故障运行后采用本容错电流计算方法，电机振动性能改善显著。此外，该结构还可以进一步优化缺相故障后的转矩脉动，优化电磁性能，兼顾了振动抑制和转矩性能改善，大大提升了电机缺相故障运行的平稳性。

本发明是采用以下的技术方案来实现的：一种用于六相永磁电机缺相故障的低振动容错电流计算方法，具体步骤如下：

步骤1，建立电机电磁仿真模型，仿真六相永磁电机额定工况健康运行下的转矩、磁动势分布和径向力分布，检测电机的振动响应；

步骤2，划分六相永磁电机不同缺相故障类型，分别仿真电机各缺相故障后的转矩及磁动势分布，仿真计算不同缺相故障类型下的径向力分布，仿真验证电机不同缺相故障类型下运行时的振动响应情况；

步骤3，根据不同故障类型下的磁动势分布差异，设计重构各缺相故障类型下的剩余相合成磁动势；

步骤4，根据剩余相合成磁动势重构方案，确定剩余相电流相位角，求解出低振动容错电流表达式；