五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略

本发明涉及一种多相永磁同步电机绕组故障容错控制技术，属于电机领域。

背景技术：

1、与三相永磁同步电机系统相比，五相永磁同步电机系统由于相数增多，其故障容错能力和控制灵活度提升，因此，五相永磁同步电机系统在国防、交通等对设备可靠性、稳定性要求较高的领域具有广阔的应用前景。五相永磁同步电机绕组开路故障可能由振动、过载、腐蚀或逆变器igbt开路等因素造成，在五相电机发生开路故障后，由于缺相造成的不平衡状态，电机剩余相电流无法合成圆形旋转磁动势，造成电机在运行过程中转矩波动显著上升，转矩输出品质下降，而传统容错策略由于仅能抑制基波反电势与基波电流相互作用产生的转矩波动，对于部分反电势谐波含量较高的五相电机不能达到理想的容错效果。

技术实现思路

1、针对五相永磁同步电机在绕组开路故障下转矩波动上升的问题，本发明提供一种五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略。

2、本发明所述五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，该策略包括任意一相、任意两相或任意三相绕组开路故障的容错控制策略：

3、调整剩余正常相绕组电流以抑制绕组开路故障造成的转矩波动上升，所述剩余正常相绕组电流根据容错控制电流来确定；

4、所述剩余相绕组容错控制电流的获取过程为：

5、根据空载反电势建立电机在绕组开路故障容错状态下的输出转矩与剩余相绕组容错控制电流的关系式，进而建立输出转矩的恒定转矩分量、二次转矩波动幅值及四次转矩波动幅值与剩余相绕组容错控制电流的关系式；

6、用多目标粒子群算法求解以获取最大化恒定转矩分量，最小化二次和四次转矩波动幅值之和条件下的容错控制电流。

7、本发明的有益效果：本发明公开基于多目标粒子群算法的五相永磁同步电机开路故障谐波电流注入容错控制策略，本策略不仅考虑了空载反电势基波对容错控制的影响，还能够抑制空载反电势三、五次谐波在容错控制过程中带来的附加转矩波动，对于部分空载反电势谐波含量较高的五相永磁同步电机，能够实现良好的容错控制效果，降低电机容错运行时的转矩波动。本策略给出的剩余正常相容错控制电流有效值与正常运行情况下电机相电流的有效值相同，当电机应用本策略进行容错运行时，剩余正常相绕组铜损与正常运行时相同，因此电机在容错运行时剩余正常相绕组的铜损不会增加。此外，该策略利用多目标粒子群算法辅助求解容错控制电流相角和谐波电流注入率，避免了转矩波动为零或磁动势波动分量为零方程难以求解带来的局限，能够缩短求解容错控制电流相角和谐波电流注入率所需的时间。

技术特征：

1.五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意一相、任意两相或任意三相绕组开路故障的容错控制策略：

2.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意一相绕组开路的容错控制策略：

3.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意相邻两相绕组开路的容错控制策略：

4.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意相隔两相绕组开路故障的容错控制策略：

5.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意相邻三相绕组开路故障的容错控制策略：

6.根据权利要求1所述的五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，该策略包括任意相隔三相绕组开路故障的容错控制策略：

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，其特征在于，采用五相全桥或五相六桥臂逆变器为五相永磁同步电机供电。

技术总结
五相永磁同步电机开路故障三次谐波电流注入容错控制策略，属于电机领域，本发明为解决五相永磁同步电机在绕组开路故障下转矩波动上升的问题。本发明该策略包括任意一相、两相或三相绕组开路故障：调整剩余相电流以抑制绕组开路故障造成的转矩波动上升，剩余相电流根据容错控制电流来确定；剩余相绕组容错控制电流的获取过程为：根据空载反电势建立电机在绕组开路故障容错状态下的输出转矩与剩余相绕组容错控制电流的关系式，进而建立输出转矩的恒定转矩分量、二次转矩波动幅值及四次转矩波动幅值与剩余相绕组容错控制电流的关系式；用多目标粒子群算法求解以获取最大化恒定转矩分量，最小化二次和四次转矩波动幅值之和条件下的容错控制电流。

技术研发人员：隋义,黄家萱,郑萍,苑子航,周子愚
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13