CN106059446A - 六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法，包括如下步骤：当六相永磁同步直线电机出现单相开路故障时，由磁链观测切换模块选择故障标称模型支持向量机和故障控制器，将设定速度与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链的偏差作为故障内模控制器的输入信号，故障内模控制器的输出为设定定子轴电流，与电机实际电流比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM信号控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得容错控制。本发明的有益效果为：采用支持向量机分别获取电机正常和故障状态标称模型，采用内模控制方法，鲁棒性强。

Description

六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法

技术领域

本发明涉及六相永磁同步直线电机技术领域，具体涉及一种六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法。

背景技术

六相永磁同步直线电机拥有低压大功率、谐波损耗小等诸多优点，具有很好的应用前景，尤其适应于军舰及潜艇推进、宇航推进、电动汽车驱动、电力机车牵引等重要领域。

六相永磁同步直线电机定子相数多于3相，当发生定子绕组单相开路故障时，现有的容错控制方法存在一定不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法，该容错控制方法可提高电机控制的可靠性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)当六相永磁同步直线电机无故障时，由磁链观测切换模块选择正常标称模型支持向量机和正常控制器，将设定速度n^*与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为正常内模控制器的输入信号，正常内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM信号控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得正常运行；

(2)当六相永磁同步直线电机出现单相开路故障时，由磁链观测切换模块选择故障标称模型支持向量机和故障控制器，将设定速度 与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为故障内模控制器的输入信号，故障内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM信号控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得容错控制。

本发明的有益效果为：

采用支持向量机分别获取电机正常和故障状态标称模型，采用内模控制方法，鲁棒性强。

无需增添新的硬件成装置即可实现电机的容错运行，硬件成本低。

附图说明

图1是实现本发明的六相永磁同步直线电机控制***驱动部分结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

图1所示是实现本发明的六相永磁同步直线电机容错控制***的结构框图，包括容错控制器8，容错控制器8由正常内模控制器81、故障内模控制器82组成，正常内模控制器由正常控制器811、正常标称模型支持向量机812组成，故障内模控制器由故障控制器821、故障标称模型支持向量机822组成。在容错控制器8之后串接第PI调节器5与PI调节器6、Park反变换模块4、Clark反变换模块3、逆变器2、六相永磁同步直线电机1。整个控制***由定子磁链控制回路和速度控制回路组成，速度检测模块12检测并反馈六相永磁同步直线电机1的速度n，与设定速度n^*比较构成速度控制回路。位置检测模块11检测并 反馈六相永磁同步直线电机1的动子位置，磁链观测切换模块7输出故障信息给容错控制器8，选择相应的内模控制器。磁链观测切换模块7观测电机定子磁链ψ_s，与设定定子磁链比较构成定子磁链控制回路。将电机各相定子电流依次经Clark变换10、Park变换9，得到i_q、i_d，分别与i_qref、i_dref比较，再分别通过PI调节器5、PI调节器6计算后进行Park反变换4、Clark反变换3，产生PWM信号控制逆变器2，驱动六相永磁同步直线电机1工作。

以六相永磁同步直线电机1的A相开路故障为例，详细说明本发明的控制方法的实施：

步骤1：在常规PI控制的充分激励条件，采集六相永磁同步直线电机1正常运行时的输入输出数据，训练获得正常标称模型支持向量机812，采集六相永磁同步直线电机1的A相开路故障下的输入输出数据，训练逼近获得故障标称模型支持向量机822。

步骤2：由PI调节器5和PI调节器6、Park反变换4、Clark反变换3以及逆变器2串联，接在六相永磁同步直线电机1之前。设计磁链观测切换模块7，并将速度检测模块12和位置检测模块11与六相永磁同步直线电机1相连，将电机各相电流输入Clark变换10、Park变换9，利用线性***理论设计得到PI调节器5及PI调节器6.

步骤3：当六相永磁同步直线电机1无故障时，由磁链观测切换模块7选择容错控制器8中的正常内模控制器81，内模控制器81的输出作为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref。将设定速度n^*与速度检测模块12反馈的速度n的偏差和设定磁链与磁链观测切换模块7观测并反馈的定子磁链ψ_s的偏差作为容错控制器8的输入。将电机各相定子电流依次经Clark变换10、Park变换9，得到i_q、i_d，分别与i_qref、i_dref比较，再分别通过PI调节器6、PI调节器5计算后进行Park反变换4、Clark反变换3，产生PWM信号控制逆变器2，驱动六相永磁同步直线电机1正常运行工作。

步骤4：当六相永磁同步直线电机1出现A相开路故障时，由磁链观测切换模块7检测开路故障，并选择容错控制器8中的故障内模控制 器82，内模控制器82的输出作为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref。将设定速度n^*与速度检测模块12反馈的速度n的偏差和设定磁链与磁链观测切换模块7观测并反馈的定子磁链ψ_s的偏差作为容错控制器8的输入。将电机各相定子电流依次经Clark变换10、Park变换9，得到i_q、i_d，分别与i_qref、i_dref比较，再分别通过PI调节器5、PI调节器6计算后进行Park反变换4、Clark反变换3，产生PWM信号控制逆变器2，驱动六相永磁同步直线电机1容错控制运行。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种六相永磁同步直线电机单相开路故障的容错控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)当六相永磁同步直线电机无故障时，由磁链观测切换模块选择正常标称模型支持向量机和正常控制器，将设定速度n^*与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为正常内模控制器的输入信号，正常内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM信号控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得正常运行；

(2)当六相永磁同步直线电机出现单相开路故障时，由磁链观测切换模块选择故障标称模型支持向量机和故障控制器，将设定速度与速度检测模块反馈速度的偏差以及设定定子磁链与磁链观测切换模块观测并反馈定子磁链ψ_s的偏差作为故障内模控制器的输入信号，故障内模控制器的输出为设定定子q轴电流i_qref和设定定子d轴电流i_dref，与电机实际电流i_q、i_d比较后通过PI调节器计算，其输出量经Park反变换、Clark反变换产生PWM信号控制逆变器，产生可变频率和幅值的电流输入电机定子，驱动电机获得容错控制。