赫雪萍 朱建光 梁晨

摘要：該文以雙Y移30°六相PMSM為研究對象，針對電機斷相故障，提出了直接轉(zhuǎn)矩容錯控制算法;為增強系統(tǒng)的魯棒性能和動態(tài)性能，設(shè)計了滑模控制系統(tǒng)代替在轉(zhuǎn)速環(huán)上的傳統(tǒng)PI控制器，仿真驗證了基于滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩容錯控制的可行性。

關(guān)鍵詞：PMSM;直接轉(zhuǎn)矩容錯控制;PI控制;滑?？刂?/p>

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0239-03

1引言

文獻[2]提出了PR控制器的矢量解耦容錯控制算法，經(jīng)驗證，該容錯控制算法能夠大幅降低兩相不對稱故障所帶來的轉(zhuǎn)矩脈動，算法能有效提高電驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性。文獻提出了基于修正變量的任意兩相開相的直接轉(zhuǎn)矩控制容錯策略，仿真結(jié)果驗證了該容錯策略具有良好的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。文獻[6]設(shè)計了簡化控制集的模型預(yù)測電流控制，實驗驗證了該控制策略可以減輕計算的工作量，提高容錯驅(qū)動器的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

該文實現(xiàn)了基于滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的六相雙Y移30°PMSM直接轉(zhuǎn)矩容錯控制，通過切換開關(guān)表容錯算法，使電機恢復(fù)相對正常的運轉(zhuǎn)。此外，本文設(shè)計了一種新型趨近律下的滑?？刂葡到y(tǒng)來替換傳統(tǒng)PI控制器，使得電機的動態(tài)性能與魯棒性能得到優(yōu)化。

2直接轉(zhuǎn)矩容錯控制原理

直接轉(zhuǎn)矩容錯控制的思想概括為，在電機發(fā)生斷相故障后，原本電機所選擇的空間電壓矢量已經(jīng)不再適合當前電機剩余健康相所形成的扇區(qū)，因此，為了實現(xiàn)電機的容錯控制，需要利用剩余健康相重新建立空間電壓矢量以適應(yīng)剩余健康相所形成的扇區(qū)，最終使得電機磁鏈恢復(fù)為平滑的圓形，使缺相運行的電機恢復(fù)至相對正常的工作狀態(tài)。

在BC相發(fā)生開路故障后，A、D、E、F相為電機的剩余健康相，共有16（2⁴）個空間電壓矢量可選擇，因此，將整個工作扇區(qū)分切為6個扇區(qū)，在16個空間電壓矢量中，擇選出6個適合當前故障下的健康相，使電機恢復(fù)至相對正常的控制狀態(tài)。切換容錯算法后的空間電壓矢量開關(guān)選擇狀態(tài)如表1所示，實現(xiàn)容錯控制的內(nèi)部開關(guān)表狀態(tài)組合如表2所示，表中的1，2，3，4，5，6表示為系統(tǒng)工作扇區(qū)。

圖3和圖4分別為電機在PI和SMC控制器作用下的整體轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩對比分析圖，控制系統(tǒng)在0.2s增加一個25N.m的負載轉(zhuǎn)距，在0.3s發(fā)生斷相故障，在0.4s切換至容錯算法。

通過滑模控制器調(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速的超調(diào)量控制的較小，當電機突加25N·m負載轉(zhuǎn)矩后，在滑模控制下的轉(zhuǎn)速下降幅度較小，且恢復(fù)至給定轉(zhuǎn)速的時間較短;容錯后的電機轉(zhuǎn)速超調(diào)較小，且轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時間較短。通過滑?？刂破髡{(diào)節(jié)后的電機驅(qū)動系統(tǒng)，經(jīng)切換容錯算法后的轉(zhuǎn)矩相對快速地達到穩(wěn)定且轉(zhuǎn)矩波動小。

6結(jié)論

通過上述仿真圖像對比可知，將轉(zhuǎn)速環(huán)上的PI控制器更換成滑?？刂破骱螅姍C各個輸出參數(shù)可達到很好的優(yōu)化，可克服電機參數(shù)變化對實際控制的影響，增強電機控制系統(tǒng)的抗干擾能力，電機響應(yīng)速度得到很大程度的提升。