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专利号: 2020103735359
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种五直流电机串联直接转矩容错控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、检测串联连接的五个直流电机的转子位置信息,计算得到五个直流电机的实际转速ω1、ω2、ω3、ω4、ω5,与参考转速ω1ref、ω2ref、ω3ref、ω4ref、ω5ref进行比较,将得到的速度误差值反馈给五个PI调节器;

S2、检测五个直流电机的瞬态电流值X1、X2、X3、X4、X5,然后计算得到六个实际的转矩值T1、T2、T3、T4、T5、T6和故障信号F;

S3、将步骤S1得到的五个速度误差值在PI调节器的作用下得到五个参考电流值Im1、Im2、Im3、Im4、Im5,结合步骤S2的故障信号F,计算得到六个参考转矩T1ref、T2ref、T3ref、T4ref、T5ref、T6ref;

S4、将步骤S2得到的六个实际的转矩值T1、T2、T3、T4、T5、T6与步骤S3得到的六个参考转矩T1ref、T2ref、T3ref、T4ref、T5ref、T6ref进行比较得到六个转矩误差值e1、e2、e3、e4、e5、e6,经滞环控制器得到六个占空比信号H1、H2、H3、H4、H5、H6;

S5、PWM脉冲宽度调制模块根据步骤S4得到的六个占空比信号以及步骤S2的故障信号F经过六个双向晶闸管产生十二路互补信号,产生的互补信号和步骤S2中的故障信号F传送给六相电压型容错逆变器,驱动控制电机六个桥臂的功率开关管,六路信号控制六个上桥臂功率开关器件的开通与关断;产生的另外六路转矩控制六个下桥臂功率开关器件的开通与关断。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,系统健康工作期间,实际转矩值T1、T2、T3、T4、T5、T6具体为:其中,k1、k2、k3、k4、k5为五个电机的直流电机转矩常数。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S2中,故障信号F包括全部正常工作、一个电机出故障、两个电机同时出故障、三个电机同时出故障和四个电机同时出故障,共31种取值。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S3中,系统健康工作期间,六个参考转矩T1ref、T2ref、T3ref、T4ref、T5ref、T6ref具体为:其中,k1、k2、k3、k4、k5为五个电机的直流电机转矩常数。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S4中,六个占空比信号具体为:其中,i=1、2、3、4、5、6,Tiref为参考转矩,Ti实际转矩,ei为误差转矩,Eq为与上一个时刻输出值相等。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,转矩误差计算如下:

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S5中,电流传感器检测出五个直流电机的瞬态电流值X1、X2、X3、X4、X5,然后经过实际转矩计算,故障检测和容错控制策略模块之后,一方面得到六个实际的转矩值T1、T2、T3、T4、T5、T6;另一方面得到故障信号F,并分别给参考转矩计算模块、PWM脉冲宽度调制模块以及六相电压源型逆变器;

系统检测出的故障信号F共有31种取值,分为五大类,分别为全部健康工作、有一个电机出故障、有两个电机同时出故障、有三个电机同时出故障、有四个电机同时出故障;其具体的工作情况如下表所示:其中,√表示电机正常工作,×表示不工作;

表格内有有多种系统电机故障情况;在计算参考转矩和实际转矩时候,可以根据电机不同故障的具体位置和系统正常工作时的计算参考转矩和实际转矩值计算公式,设置系统发生故障时对应电机的计算参考转矩和实际转矩计算项为零,其他项的值可以参考系统健康工作时的计算参考转矩和实际转矩值计算公式进行类似计算;

(1)F=1,此时电机1出现故障:

(2)F=6,此时电机1与电机2同时出现故障:

(3)F=16,电机1、电机2与电机3同时出现故障同时出现故障:(4)F=30,电机1、电机2、电机3与电机4同时出现故障同时出现故障,设置对应电机计算参考转矩和实际转矩值计算项为零,设置最后一项计算参考转矩和实际转矩值为零:(5)其他系统故障情况可以参考以上几种故障时的计算方法类推得到。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,当只有单电机工作时,对应的两个桥臂上的开关管控制电机的工作状态;当只有电机1工作时,第一、二桥臂控制电机1的工作状态;

当只有电机2工作时,第二、三桥臂控制电机2的工作状态;当只有电机3工作时,第三、四桥臂控制电机3的工作状态;当只有电机4工作时,第四、五桥臂控制电机4的工作状态;当只有电机5工作时,第五、六桥臂控制电机5的工作状态。

9.一种五直流电机串联直接转矩容错控制系统,其特征在于,采用权利要求1所述五直流电机串联直接转矩容错控制方法,包括位置传感器和实际转速计算模块,五个串联的直流电机分别经对应的位置传感器和实际转速计算模块后连接对应的PI控制器,五个PI控制器经参考转矩计算模块和滞环控制模块后与PWM脉冲宽度调制模块连接,五个串联的直流电机还经实际转矩计算模块,故障检测和容错控制策略模块后与滞环控制模块连接,PWM脉冲宽度调制模块经6相电压型逆变器与五个串联的直流电机连接用于直接转矩容错控制。

10.根据权利要求9所述的五直流电机串联直接转矩容错控制系统,其特征在于,6相电压型逆变器包括六个桥臂,每一个桥臂包括两个串联连接的IGBT管,每一个桥臂的两端分别串联两个熔断器,六个桥臂共十二个熔断器,每一桥臂和电机连接电路上串联一个双向晶闸管,六个桥臂产生的开关信号控制五个直流电机,五个直流电机采用首尾串联方式连接,具体为:电机1的正端经双向晶闸管TR1与第一个桥臂的中点a连接,负端与电机2的正端连接;

电机2的正端经双向晶闸管TR2与第二个桥臂的中点b连接,负端与电机3的正端连接;

电机3的正端经双向晶闸管TR3与第三个桥臂的中点c连接,负端与电机4的正端连接;

电机4的正端经双向晶闸管TR4与第四个桥臂的中点d连接,负端与电机5的正端连接;

电机5的正端经双向晶闸管TR5与第五个桥臂的中点e连接,负端经双向晶闸管TR6与第六个桥臂的中点f连接。