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专利号: 2020103735518
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:

1.一种四直流电机串联系统容错控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、采集五相电压源型逆变器其中四相逆变器工作桥臂中点的实际检测电流值,通过递推公式,得到五相计算电流值,通过电流‑转矩变换,输出五个实际转矩矢量Ti;将五个实际转矩矢量Ti和给定参考转矩进行比较,输出电机系统是否故障信号F,故障信号F控制参考转矩计算模块及五相双向晶闸管的通断;当逆变器工作桥臂支路电流超过熔断器的规定值时,熔断器熔断;

S2、采集四个直流电机的位置信号,经转速计算,输出四个实际转速ωi,并与给定参考转速ωiref比较后,将其差值再送入PI调节器,输出四相参考电流值Imi;

S3、将步骤S2的四相参考电流值Imi经参考转矩计算模块的电流‑转矩变换后,输出五个参考转矩矢量Tiref;

S4、对五个参考转矩矢量Tiref和五个实际转矩矢量Ti进行比较后,得到误差值ei,对误差值ei经对应的滞环比较器产生五路控制信号Hi,五路控制信号Hi通过PWM生成模块,产生十路控制信号;其中五路控制信号送入五相逆变器工作桥臂的上桥臂功率开关管,其余五路控制信号经过逻辑非门送入五相逆变器工作桥臂的下桥臂功率开关管,控制驱动对应功率开关管的通断,实现四直流电机转矩控制;

步骤S4中,误差值ei利用滞环比较器输出五路控制信号Hi,通过PWM模块处理将Hi变换输出成Hy(ei)信号,产生十路控制信号;

其中,五路控制信号Hi通过下面公式变换输出成Hy(ei)信号:ei=Tiref‑Ti

其中,i=1,2,3,4,5,h为滞环带宽,Ti为五相计算转矩,Tiref为参考转矩;Hi1为滞环比较器输出第i路逆变器的上桥臂开关控制信号;Hi2为滞环比较器输出第i路逆变器的下桥臂开关控制信号;

步骤S1中,对四相逆变器工作桥臂中点的检测电流值进行电流‑转矩变换,得到五个实际转矩计算值Ti的过程,其计算公式如下:其中,X1,X2,X3及X4分别为四相逆变器工作桥臂中点的检测电流值;k1,k2,k3及k4为直流电机转矩常数。

2.根据权利要求1所述的一种四直流电机串联系统容错控制方法,其特征在于,步骤S2中,四相参考电流值Imi采用以下公式计算得到:Imi=kpi(ωiref‑ωi)+kii∫(ωiref‑ωi)dt其中,i=1,2,3,4,kpi为比例系数,kii积分系数。

3.根据权利要求1所述的一种四直流电机串联系统容错控制方法,其特征在于,步骤S3中,五个参考转矩矢量Tiref以下公式计算得到:其中,Im1,Im2,Im3,Im4为四相参考电流;k1,k2,k3及k4为直流电机转矩常数。

4.根据权利要求1所述的一种四直流电机串联系统容错控制方法,其特征在于,电机系统正常工作时,所有双向晶闸管均导通,五相逆变器工作桥臂正常工作,输出检测的故障信息F=0。

5.根据权利要求1所述的一种四直流电机串联系统容错控制方法,其特征在于,当任意一个直流电机出现故障时,对应的逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量均为零,其余逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量保持不变;

当任意两个直流电机出现故障时,对应的两相逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量均为零,其余逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量保持不变;

当任意三个直流电机出现故障时,对应的三相逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量均为零,其余逆变器工作桥臂支路的实际转矩矢量和参考转矩矢量保持不变。

6.一种四直流电机串联系统容错控制系统,其特征在于,所述四直流电机串联系统容错控制系统用于实现权利要求1‑5任一项所述的四直流电机串联系统容错控制方法,所述系统包括第一直流电机DCM1、第二直流电机DCM2、第三直流电机DCM3、第四直流电机DCM4、第一逆变器工作桥臂、第二逆变器工作桥臂,第三逆变器工作桥臂、第四逆变器工作桥臂,第五逆变器工作桥臂、第一双向晶闸管TR1、第二双向晶闸管TR2、第三双向晶闸管TR3、第四双向晶闸管TR4及第五双向晶闸管TR5;

第一逆变器工作桥臂包括上桥臂T1和下桥臂T2,上桥臂T1的源极与直流电压源Vdc的正极连接,下桥臂T2的漏极与直流电压源Vdc的负极连接;上桥臂T1的漏极与下桥臂T2的源极连接,其连接点为a点;

第二逆变器工作桥臂包括上桥臂T3和下桥臂T4,上桥臂T3的源极与直流电压源Vdc的正极连接,下桥臂T4的漏极与直流电压源Vdc的负极连接;上桥臂T3的漏极与下桥臂T4的源极连接,其连接点为b点;

第三逆变器工作桥臂包括上桥臂T5和下桥臂T6,上桥臂T5的源极与直流电压源Vdc的正极连接,下桥臂T6的漏极与直流电压源Vdc的负极连接;上桥臂T5的漏极与下桥臂T6的源极连接,其连接点为c点;

第四逆变器工作桥臂包括上桥臂T7和下桥臂T8,上桥臂T7的源极与直流电压源Vdc的正极连接,下桥臂T8的漏极与直流电压源Vdc的负极连接;上桥臂T7的漏极与下桥臂T8的源极连接,其连接点为d点;

第五逆变器工作桥臂包括上桥臂T9和下桥臂T10,上桥臂T9的源极与直流电压源Vdc的正极连接,下桥臂T10的漏极与直流电压源Vdc的负极连接;上桥臂T9的漏极与下桥臂T10的源极连接,其连接点为e点;

第一直流电机DCM1的正向绕组通过第一双向晶闸管TR1与a点连接,第一直流电机DCM1的负向绕组与第二直流电机DCM2的正向绕组连接,再通过第二双向晶闸管TR2与b点连接;

第二直流电机DCM2的负向绕组与第三直流电机DCM3的正向绕组连接,再通过第三双向晶闸管TR3与c点连接;第三直流电机DCM3的负向绕组与第四直流电机DCM4的正向绕组连接,再通过第四双向晶闸管TR4与d点连接;第四直流电机DCM4的负端绕组通过第五双向晶闸管TR5与e点相连。

7.根据权利要求6所述的一种四直流电机串联系统容错控制系统,其特征在于,第一逆变器工作桥臂还包括第一熔断器F1及第二熔断器F2,第一熔断器F1与上桥臂T1串联,第二熔断器F2与下桥臂T2串联;第二逆变器工作桥臂还包括第三熔断器F3及第四熔断器F4,第三熔断器F3与上桥臂T3串联,第四熔断器F4与下桥臂T4串联;第三逆变器工作桥臂还包括第五熔断器F5及第六熔断器F6,第五熔断器F5与上桥臂T5串联,第六熔断器F6与下桥臂T6串联;第四逆变器工作桥臂还包括第七熔断器F7及第八熔断器F8,第七熔断器F7与上桥臂T7串联,第八熔断器F8与下桥臂T8串联;第五逆变器工作桥臂还包括第九熔断器F9及第二熔断器F10,第九熔断器F9与上桥臂T9串联,第二熔断器F10与下桥臂T10串联。

8.根据权利要求6所述的一种四直流电机串联系统容错控制系统,其特征在于,上桥臂T1、下桥臂T2、上桥臂T3、下桥臂T4、上桥臂T5、下桥臂T6、上桥臂T7、下桥臂T8、上桥臂T9及下桥臂T10均采用功率MOS开关管。