赫雪萍 朱建光 梁晨

摘要：該文以雙Y移30°六相PMSM為研究對(duì)象，針對(duì)電機(jī)斷相故障，提出了直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制算法;為增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性能和動(dòng)態(tài)性能，設(shè)計(jì)了滑?？刂葡到y(tǒng)代替在轉(zhuǎn)速環(huán)上的傳統(tǒng)PI控制器，仿真驗(yàn)證了基于滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制的可行性。

關(guān)鍵詞：PMSM;直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制;PI控制;滑模控制

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）13-0239-03

1引言

文獻(xiàn)[2]提出了PR控制器的矢量解耦容錯(cuò)控制算法，經(jīng)驗(yàn)證，該容錯(cuò)控制算法能夠大幅降低兩相不對(duì)稱故障所帶來(lái)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，算法能有效提高電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。文獻(xiàn)提出了基于修正變量的任意兩相開(kāi)相的直接轉(zhuǎn)矩控制容錯(cuò)策略，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該容錯(cuò)策略具有良好的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[6]設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)化控制集的模型預(yù)測(cè)電流控制，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該控制策略可以減輕計(jì)算的工作量，提高容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)器的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。

該文實(shí)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(cuò)控制，通過(guò)切換開(kāi)關(guān)表容錯(cuò)算法，使電機(jī)恢復(fù)相對(duì)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，本文設(shè)計(jì)了一種新型趨近律下的滑模控制系統(tǒng)來(lái)替換傳統(tǒng)PI控制器，使得電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能與魯棒性能得到優(yōu)化。

2直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制原理

直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制的思想概括為，在電機(jī)發(fā)生斷相故障后，原本電機(jī)所選擇的空間電壓矢量已經(jīng)不再適合當(dāng)前電機(jī)剩余健康相所形成的扇區(qū)，因此，為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的容錯(cuò)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(jī)磁鏈恢復(fù)為平滑的圓形，使缺相運(yùn)行的電機(jī)恢復(fù)至相對(duì)正常的工作狀態(tài)。

在BC相發(fā)生開(kāi)路故障后，A、D、E、F相為電機(jī)的剩余健康相，共有16（2⁴）個(gè)空間電壓矢量可選擇，因此，將整個(gè)工作扇區(qū)分切為6個(gè)扇區(qū)，在16個(gè)空間電壓矢量中，擇選出6個(gè)適合當(dāng)前故障下的健康相，使電機(jī)恢復(fù)至相對(duì)正常的控制狀態(tài)。切換容錯(cuò)算法后的空間電壓矢量開(kāi)關(guān)選擇狀態(tài)如表1所示，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)控制的內(nèi)部開(kāi)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(jī)在PI和SMC控制器作用下的整體轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩對(duì)比分析圖，控制系統(tǒng)在0.2s增加一個(gè)25N.m的負(fù)載轉(zhuǎn)距，在0.3s發(fā)生斷相故障，在0.4s切換至容錯(cuò)算法。

通過(guò)滑?？刂破髡{(diào)節(jié)后的轉(zhuǎn)速的超調(diào)量控制的較小，當(dāng)電機(jī)突加25N·m負(fù)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(shí)間較短;容錯(cuò)后的電機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào)較小，且轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)間較短。通過(guò)滑模控制器調(diào)節(jié)后的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)切換容錯(cuò)算法后的轉(zhuǎn)矩相對(duì)快速地達(dá)到穩(wěn)定且轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小。

6結(jié)論

通過(guò)上述仿真圖像對(duì)比可知，將轉(zhuǎn)速環(huán)上的PI控制器更換成滑模控制器后，電機(jī)各個(gè)輸出參數(shù)可達(dá)到很好的優(yōu)化，可克服電機(jī)參數(shù)變化對(duì)實(shí)際控制的影響，增強(qiáng)電機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾能力，電機(jī)響應(yīng)速度得到很大程度的提升。