[发明专利]一种六相永磁电机的容错双矢量预测控制方法及装置

摘要

本发明公开了一种六相永磁电机的容错双矢量预测控制方法及装置，包括：获取六相电机的转子位置、转速及相电流；根据转子位置、转速、转子上的永磁体磁链及故障相轴线位置求得故障相反电势，并考虑故障相反电势建立电机变频器模型；根据故障相所在位置建立降阶电机数学模型；建立故障后的六相电机的开关表，得到各开关矢量对应的相电压，带入降阶电机数学模型，确定各开关矢量作用一个采样周期后的相电流预测值；评估各开关矢量对应的相电流预测值与相电流指令值之间的误差，选取产生最小误差的开关矢量作为最优开关矢量；将最优开关矢量与零矢量在采样周期内进行调制，确定最优开关矢量的占空比。本发明可有效抑制故障电机的电流谐波。

主权项

1.一种六相永磁电机的容错双矢量预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：在每个采样周期获取六相电机的转子位置、转速及相电流，所述六相电机中有一相回路发生开路故障；根据转子位置、转速、转子上的永磁体磁链及故障相轴线位置求得故障相反电势，并在考虑故障相反电势的基础上建立将六相电机的开关状态转换为相电压的电机变频器模型，所述故障相反电势用于补偿故障后电机的不对称拓扑所带来的绕组中性点电压偏移量；根据故障相所在位置建立对应的降阶电感矩阵，从而根据所述降阶电感矩阵构建关于相电压与相电流变化率的降阶电机数学模型；降阶电机数学模型为：[i₅(k+1)]＝[i₅(k)]+T_s·[L'₅]^‑1([u₅(k)]‑R_s·[i₅(k)]‑[e₅(k)])，其中，R_s为定子相电阻，[i₅(k)]＝[i_a(k),i_b(k),i_c(k),i_d(k),i_e(k)]^T为第k个采样周期各相电流组成的列向量，[e₅(k)]＝[e_a(k),e_b(k),e_c(k),e_d(k),e_e(k)]^T为第k个采样周期各相反电势，T_s为采样周期，[i₅(k+1)]＝[i_a(k+1),i_b(k+1),i_c(k+1),i_d(k+1),i_e(k+1)]^T为预测得到的第k+1个采样周期各相电流组成的列向量；降阶电感矩阵[L'₅]为：[L_i]＝[L_ia L_ib L_ic L_id L_ie]，其中，[L₅]为正常工况六相电感矩阵删去与故障相有关的第i行与第i列后得到的5维矩阵，L_i为六相电感矩阵第i行删去第i个元素之后得到的5维行向量，各电感元素中L_xx为第x相自感，L_xy为x相和y相之间的互感x＝a,b,c,d或e，y＝a,b,c,d或e；建立故障后的六相电机的开关表，将故障后的六相电机的开关表中的各开关矢量带入所述电机变频器模型中，得到各开关矢量对应的相电压；设正常五相分别为a,b,c,d,e相，电机变频器模型为：其中，[u₅]＝[u_a,u_b,u_c,u_d,u_e]^T为正常各相电压组成的列向量，V_dc为电机母线电压，[S₅]＝[S_a,S_b,S_c,S_d,S_e]^T为各相开关状态组成的开关矢量，S＝1表示上管开通下管关断，S＝0表示上管关断下管开通，一相开路故障后六相电机的开关表中共有2⁵＝32种开关矢量，为各项元素都为1/5的5行5列矩阵，[I₅]为各项都为1的5阶列向量；将各开关矢量对应的相电压与当前采样周期得到的相电流一同带入所述降阶电机数学模型，确定各开关矢量作用一个采样周期后的相电流预测值；构建代价函数，评估各开关矢量对应的相电流预测值与相电流指令值之间的误差，选取产生最小误差的开关矢量作为最优开关矢量；代价函数为相电流预测值与相电流指令值之差的平方和：其中，J为代价值，为第j相电流指令值，i_j(k+2)为第j相电流预测值，j表示正常相，j＝a,b,c,d或e；将最优开关矢量与零矢量在采样周期内进行调制，使得根据调制后的矢量预测得到的相电流最接近相电流指令值，根据调制后的矢量确定最优开关矢量的占空比，并根据所述占空比对最优开关矢量调制后输出到六相电机变频器中进行电机驱动，所述零矢量为每相开关状态都为0的开关矢量。