基于直接转矩控制的五相逆变器双电机系统容错控制方法

摘要

本发明公开了一种基于直接转矩控制的五相逆变器双电机系统容错控制方法，包括以下步骤：利用直接转矩控制求得两台电机各自所需的相开关状态；将4个独立相开关状态直接作为4个独立桥臂开关状态；定义权重函数，公共桥臂开关状态根据权重函数值的大小从两个相开关状态中选择，结合直接得到的4个独立桥臂的开关状态，可以得到五相逆变器的5个桥臂的开关状态，进而控制五相逆变器驱动两台3相电机。本发明涉及的容错控制方法具有成本低、可靠性高、简单易行等优点。

主权项

一种基于直接转矩控制的五相逆变器双电机系统容错控制方法，其特征在于：依次包含以下步骤：第一步：用电流传感器测量得到永磁同步电机的三相电流i_a、i_b、i_c；第二步：根据永磁同步电机三相电流i_a、i_b、i_c和转子位置θ，通过式(1)计算得到d轴电流i_d和q轴电流i_q，所述d轴和q轴为dq坐标系的横轴和纵轴；第三步：根据dq轴电流、永磁磁链ψ_f和dq轴电感L_d、L_q，通过式(2)计算得到d轴磁链ψ_d和q轴磁链ψ_q：第四步：根据dq轴磁链，通过式(3)计算得到α轴磁链ψ_α和β轴磁链ψ_β，所述α轴和β轴为αβ坐标系的横轴和纵轴，且所述dq坐标系和αβ坐标系的原点重合，横轴之间相位角为θ；第五步：根据αβ轴磁链，通过式(4)计算得到定子磁链幅值ψ和定子磁链角θ_ψ：第六步：根据dq轴电流、dq轴电感、永磁磁链ψ_f和电机极对数P_n，通过式(5)计算得到电磁转矩T_e：第七步：磁链参考值ψ^*设置为永磁磁链ψ_f,即ψ^*＝ψ_f；根据目标转速ω^*、实际转速ω、比例系数K_p和积分系数K_i，通过式(6)计算得到电磁转矩参考值T_e^*：T_e^*＝K_p(ω^*‑ω)+K_i∫(ω^*‑ω)dt   式(6)第八步：根据电磁转矩参考值T_e^*、电磁转矩T_e和滞环带宽H_Te，通过式(7)计算得到σ_Te：第九步：根据磁链参考值ψ^*、定子磁链ψ和滞环带宽H_ψ，通过式(8)计算得到σ_ψ：第十步：根据定子磁链角θ_ψ查表1得到定子磁链角所在扇区，再结合σ_Te和σ_ψ的值通过通过查表2得到所需电压矢量；表1 扇区划分表2 电压矢量表第十一步：在每一个控制周期Ts，通过第一步至第十步分别求得电机1和电机2所需的电压矢量(s_A1，s_B1，s_C1)和(s_A2，s_B2，s_C2)；第十二步：s_A1，s_B1，s_A2和s_B2直接作为4个独立桥臂的开关状态s₁，s₂，s₅和s₄，如式(9)所示：第十三步：根据电机1的电磁转矩T_e1、电机1电磁转矩参考值T_e1^*和电机2的电磁转矩T_e2、电机2电磁转矩参考值T_e2^*，通过式(10)计算得到转矩误差ΔT_e1和ΔT_e2：第十四步：根据电机1的定子磁链ψ₁、电机1定子磁链参考值ψ₁^*和电机2的定子磁链ψ₂、电机2定子磁链参考值ψ₂^*，通过式(11)计算得到磁链误差Δψ₁和Δψ₂：第十五步：根据两台电机的转矩误差和磁链误差，以及转矩误差系数K_Te和磁链误差系数K_ψ，通过式(12)计算得到权重函数值G₁和G₂：第十六步：根据权重函数值G₁和G₂，通过式(13)得到公共桥臂开关状态s₃，结合第十二步中得到的4个独立桥臂开关状态，能够得到五相逆变器5个桥臂的开关状态(s₁,，s₂，s₃，s₄，s₅)，进而控制五相逆变器驱动两台3相电机：