参考跟踪和扰动抑制解耦的双三相永磁同步电机容错控制策略.pdfVIP

2023 年 1 月 电 工 技 术 学 报 Vol.38 No. 2 第 38 卷第 2 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Jan. 2023 DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211972 参考跟踪和扰动抑制解耦的双三相永磁同步 电机容错控制策略 宋战锋 毛丰羽 崔严谨 贾依林 （天津大学电气自动化与信息工程学院 天津 300072 ） 摘要 双三相永磁同步电机发生断相故障时，转速及电流中将会出现明显的周期性扰动。为 了解决这一问题，该文提出了一种容错控制器，该控制器包含基于主控制器的参考值跟踪环路和 基于重复控制器的周期性扰动抑制环路。所提出的容错控制器不仅可以实现对周期性扰动的闭环 抑制，有效降低断相故障后系统中的转速脉动和谐波电流，还能够实现系统参考值追踪与周期性 扰动抑制之间的解耦，避免重复控制器对暂态性能的影响。将所提出的控制器分别应用于驱动系 统的转速环和电流环中，实验结果表明，与传统策略相比，该容错控制策略不仅能够有效抑制周 期性扰动，还拥有更快更平稳的暂态跟踪响应。 关键词：双三相永磁同步电机 容错控制 周期扰动抑制 解耦控制 重复控制器 中图分类号：TM351 这会提升控制系统的复杂度，并且切换过程可能在 0 引言 系统中引发振荡。 双三相永磁同步电机（Dual-Three-phase Per- 为了解决以上问题，国内外学者更加关注故障 manent Magnet Synchronous Machine, DT-PMSM ）具 前后控制器无需重构的容错控制策略。其中，在故 有高功率密度、低转矩波动和强容错性能等优点， 障后对扰动进行前馈补偿是一种被广泛应用的策 在航空航天、船舶推进和风力发电等场合中得到了 略。文献[12-13]在故障后重新整定相电流的参考值， 应用[1-3] 。容错控制是 DT-PMSM 驱动系统的重要研 以补偿因断相而缺失的磁动势。文献[14-15]则在断 究方向之一，国内外学者针对断相、短路、退磁等 相后对相电流进行了补偿。文献[16]建立了更加详 多种故障下的容错控制策略开展了深入研究[4-5] 。目 尽的扰动模型，并采用遗传算法求解模型参数，但 前，主流方案是通过故障隔离方法将多数故障转化 是该策略复杂度较高。文献[17]则在计算扰动模型 为断相故障进而进行容错控制，以此降低控制策略 参数时引入了查找表，简化了计算流程。尽管上述 的复杂程度[6-7] 。其中，单相断相故障是最常见的故 策略可以在一定程度上抑制周期性扰动，但是其扰 障类型，因此，本文所提出的容错控制策略基于 动抑制效果会受到参数变化、变频器死区、齿槽转 [17-18] DT-PMSM 驱动系统的单相断相故障。 矩和永磁体磁链高次谐波等因素干扰 。 断相故障会在转速和电流中引入周期性扰动， 为了避免容错控制策略受到外部因素干扰，部 这会导致电机振动，同时降低系统的运行效率。为 分文献采用了基于谐振控制器的闭环控制策略，谐 了实现对故障后双三相电机驱动系统的平稳控制， 振控制器结构简单且能够有效抑制周期性扰动，闭 部分文献将断相后的电机视为不对称的多相电机， 环控制则不易受外部干扰的影响。文献[19]在原有 并提出了基于降维模型的容错控制策略[