本發(fā)明涉及多相電機容錯控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法。適用于航空航天、電動汽車、艦船推進系統(tǒng)等對電機的可靠性有較高要求的場合。

背景技術(shù)：

與傳統(tǒng)三相電機相比，多相電機具有更高的控制自由度，因此具有更好的容錯性能。在電動汽車、艦船推動、航空航天等需要高可靠性運行的領(lǐng)域，得到了越來越多的關(guān)注和研究。

近年來，國內(nèi)外的高校和科研機構(gòu)對五相永磁電機的容錯控制策略也進行了深入的研究，并取得了一定的成果。一些文獻在保證基波磁動勢和反電勢不變的基礎(chǔ)上，推導出了開路故障下的容錯電流表達式；基于故障后電機的數(shù)學模型，推導出開路故障下的解耦模型，實現(xiàn)開路故障下的容錯矢量控制。上述兩類容錯控制策略，都只適用于反電勢正弦的五相永磁電機，對于反電勢含有高次諧波的五相永磁電機無法實現(xiàn)故障下的無脈動運行。針對反電勢含有高次諧波的五相永磁電機，一些文獻也提出了在自然坐標系下從瞬時功率不變出發(fā)，結(jié)合拉格朗日乘數(shù)法等非線性優(yōu)化工具，來求解含有三次諧波電流的容錯電流方法。該方法可以實現(xiàn)反電勢含高次諧波分量的五相永磁電機開路故障下的無脈動運行，但是該類方法的計算過程過于復雜，無法實現(xiàn)容錯電流的在線計算。

傳統(tǒng)容錯控制策略中，多采用電流滯環(huán)控制器來實現(xiàn)高次諧波電流的注入。電流滯環(huán)控制器的開關(guān)頻率不固定，這會增加開關(guān)損耗也會帶來一些電磁干擾。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對傳統(tǒng)容錯控制無法實現(xiàn)注入三次諧波電流的在線計算和無法實現(xiàn)固定開關(guān)頻率下三次諧波電流的注入，本發(fā)明提出了一種基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法。

為達到技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于容錯矢量控制的五相永磁電機三次諧波電流注入方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)故障前后基波磁動勢之和不變以及故障后的α-β軸磁動勢仍然可以形成磁鏈圓兩個原則，來推導五相永磁電機在單相開路故障，相鄰兩相開路故障和不相鄰兩相開路故障下對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換。

單相開路時：以a相發(fā)生開路故障為例。當a相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a相開路故障下的基波降階克拉克變換矩陣；δ為相鄰兩相之間的夾角，δ＝2π/5；x為修正系數(shù)，x＝-1。

單相開路故障下的基波降階帕克變換為：

其中，代表單相開路故障下的基波降階帕克變換矩陣；θe為電機的電角度。

相鄰兩相開路：以a、b兩相發(fā)生開路故障為例。當a、b兩相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a、b開路故障下的基波降階克拉克變換。

不相鄰兩相開路：以a、c兩相開路為例。當a、c兩相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a、c兩相開路故障下的基波降階克拉克變換。

兩相開路故障下的基波降階帕克變換為：

步驟2：利用步驟1中得到的基波降階克拉克、帕克變換，推導各類故障下五相永磁電機的基波解耦模型。

單相開路故障時，以a相開路故障為例：當a相發(fā)生故障時，剩余相電流通過所述基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-3-0)下電流分量為：

其中，id1、iq1為基波電流在d-q軸下的分量；i31為三次空間電流；i01為零序電流，因為電機采用星形連接方式，所以i01＝0；ib,ic,id,ie為剩余相的基波相電流。

根據(jù)剩余相的永磁磁鏈和基波容錯電流，利用磁共能法，可以求得只注入基波電流時的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：

te1st＝te1+te3

其中，te1st代表的是基波電流產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩；te1為平均轉(zhuǎn)矩分量；te3為轉(zhuǎn)矩脈動分量；p為電機的極對數(shù)；ψm1,ψm3分別為基波磁鏈幅值和三次諧波磁鏈幅值。

在id＝0的控制策略下，iq1決定著電機的平均輸出轉(zhuǎn)矩，在確定的工況下，應(yīng)當與給定值相等，為一個定值。i31可以用來進一步優(yōu)化容錯控制，實現(xiàn)故障下的銅耗最小和銅耗相等容錯控制。

采用銅耗最小原則時，d-q-3-0坐標系下電流分量所要滿足的約束條件為：

id1＝0,iq1＝iqr,i31＝0

采用銅耗相等原則時，d-q-3-0坐標系下電流分量所要滿足的約束條件為：

id1＝0,iq1＝iqr,i31＝0.236iq1cosθe

相鄰兩相開路故障時，以a、b相開路故障為例：當a、b相發(fā)生故障時，剩余相電流通過基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-0)下電流分量為：

當采用id＝0控制策略時，利用磁共能法，求解得到a、b相發(fā)生故障時，注入基波容錯電流下的電磁轉(zhuǎn)矩為：

不相鄰兩相開路故障時，以a、c相開路故障為例：當a、c相發(fā)生故障時，剩余相電流通過基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-0)下電流分量為：

當采用id＝0控制策略時，利用磁共能法，求解得到a、c相發(fā)生故障時，注入基波容錯電流下的電磁轉(zhuǎn)矩為：

步驟3，根據(jù)步驟2中得到的各類開路故障下的電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，推導出相應(yīng)的注入三次諧波電流的公式。

單相開路故障時，以a相開路為例：根據(jù)故障前后三次諧波磁動勢之和不變以及故障后的α-β軸磁動勢仍然可以形成磁鏈圓兩個原則，推導五相永磁電機在單相開路故障時三次諧波降階克拉克和帕克變換：

利用上述三次諧波降階克拉克和帕克變換，三次諧波相電流可以變換得到三次諧波旋轉(zhuǎn)正交坐標系下(3-d-q-0)的電流分量：

其中，id3、iq3為三次諧波電流在d-q軸下的分量；i33為廣義零序電流；i03為零序電流，i03＝0；ib,ic,id,ie為剩余相的三次諧波相電流。

根據(jù)剩余相的永磁磁鏈和三次諧波容錯電流，利用磁共能法，可以求得只注入三次諧波電流時的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：

根據(jù)疊加原理，將基波電流與三次諧波電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相加，可以得到電機總的輸出轉(zhuǎn)矩。對總的輸出轉(zhuǎn)矩進行分解，可以得到

其中，τ0為平均轉(zhuǎn)矩分量；τ1，τ2，τ3和τ4分別為一次，二次，三次和四次轉(zhuǎn)矩脈動分量。

根據(jù)單相開路時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，約束上述各次轉(zhuǎn)矩脈動分量為零，可以得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下各電流分量要滿足的約束條件。

采用銅耗最小原則時，各電流分量所需要滿足的約束條件為：

其中，kpsi為磁鏈系數(shù)。

采用銅耗相等原則時，各電流分量所需要滿足的約束條件為：

相鄰兩相開路故障時，以a、b兩相開路故障為例，根據(jù)注入基波容錯電流時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，通過約束轉(zhuǎn)矩脈動分量為零，以及滿足注入剩余相的三次諧波電流和為零兩個約束條件，可以得到注入剩余相的三次電流表達式為：

同理，不相鄰兩相開路故障時，以a、c兩相開路故障為例，根據(jù)注入基波容錯電流時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，通過約束轉(zhuǎn)矩脈動分量為零，以及滿足注入剩余相的三次諧波電流和為零兩個約束條件，可以得到注入剩余相的三次電流表達式為：

步驟4：檢測五相永磁電機的轉(zhuǎn)速，作為電機的速度反饋ω，將反饋轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速ω^*進行比較得到轉(zhuǎn)速誤差e,將得到的轉(zhuǎn)速誤差e輸入到pi控制器中，計算得到五相永磁電機給定基波q軸電流

步驟5：將得到的給定基波q軸電流輸入到容錯電流計算模塊中，根據(jù)故障信息，選擇對應(yīng)的降階克拉克和帕克變換。

單相開路故障時，以a相故障為例：根據(jù)容錯控制需要，選擇對應(yīng)的容錯控制策略。銅耗最小原則時,基波d-q-3-0坐標系下的電流分量為id1＝0,i31＝0,i01＝0,三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量為i33＝0,id3＝0,i03＝0；銅耗相等原則時，基波d-q-3-0坐標系下的電流分量為id1＝0,i01＝0,三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量為i33＝0.236iq3cos3θe,id3＝0,i03＝0。利用步驟一中給定的降階克拉克和帕克變換，根據(jù)基波d-q-3-0坐標系下的電流分量以及三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量，計算得到自然坐標系下基波剩余相電流和三次諧波剩余相電流。

將自然坐標系下的基波剩余相電流和三次諧波剩余相電流相加，得到總的剩余相電流，將總的剩余相電流通過步驟1中所述基波降階克拉克和帕克變換，得到給定的d-q-3坐標系下的電流分量idref,iqref,i3ref。

兩相開路故障時，根據(jù)故障信息，選擇對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換。利用所選擇的基波降階矩陣，將d-q-0坐標系下給定的電流分量id1＝0,i01＝0,變換為自然坐標系下的基波剩余相電流。根據(jù)給定基波q軸電流和電磁系數(shù)kpsi,以及相應(yīng)的三次諧波電流計算表達式，計算得到自然坐標系下的三次諧波剩余相電流。將得到的基波電流和三次諧波電流相加，得到總的剩余相電流，將總的剩余相電流通過步驟1中所述基波的降階克拉克和帕克變換，得到給定的d-q坐標系下的電流分量idref,iqref。

步驟6：利用電流傳感器，對五相永磁電機的電流進行采樣，根據(jù)故障信息，選取對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換矩陣，對剩余正常相電流進行變換，得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下反饋的電流分量。單相開路故障時的反饋電流分量為：id,iq,i3；兩相開路故障時的反饋電流分量為：id,iq。

將得到的反饋電流分量與給定電流分量進行比較，將得到的誤差送入到pi控制器中，得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下的給定電壓分量。單相開路故障時得到的給定電壓分量為：ud，uq，u3；兩相開路故障下的給定電壓分量為：ud，uq。

步驟7：將步驟6中得到的給定的旋轉(zhuǎn)正交坐標系的電壓分量，利用對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換，變換為自然坐標系下的剩余相電壓。將得到的剩余相電壓輸入到基于載波的脈寬調(diào)制(cpwm)模塊中，得到各相的開關(guān)信號，輸入到逆變器中，實現(xiàn)五相永磁電機開路故障下的容錯矢量控制。

進一步，步驟2中，根據(jù)磁共能法求解電磁轉(zhuǎn)矩的具體方法如下：

根據(jù)磁共能法，求解電機電磁轉(zhuǎn)矩的公式為：

其中，wco是電機的磁共能；θm是電機的機械角度；is為電機的相電流向量；ls為電機的電感矩陣；ψm-s是電機的永磁磁鏈向量。

五相永磁電機的永磁磁鏈表達式為：

將步驟2中所述基波容錯電流和所述永磁磁鏈代入到所述磁共能法求解電磁轉(zhuǎn)矩的公式中，就可以求得電機的電磁轉(zhuǎn)矩。

進一步，步驟3中，兩相開路故障下三次諧波電流的具體計算方法如下：

相鄰兩相開路時，以a、b兩相開路故障為例：

在id＝0的控制策略下，a、b兩相開路時的基波容錯相電流表達式為

根據(jù)所述磁共能法，求得基波容錯電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為：

a、b兩相開路時，設(shè)注入剩余相的三次諧波電流方程為：

其中，k1，k2，k3為相電流幅值系數(shù)；為相電流的相位。

所述注入三次諧波電流與基波磁動勢相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩可以分解為：

其中，分別為由三次諧波電流產(chǎn)生的二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動的余弦和正弦分量。

所述基波容錯電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩可以分解為：

其中，為由基波電流產(chǎn)生的二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動的余弦和正弦分量。

為消除二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動，則所述轉(zhuǎn)矩脈動分量要滿足如下關(guān)系:

由于電機采用星形連接方式，中性點電流和為零，所以注入的三次諧波電流需要滿足如下關(guān)系式：

根據(jù)所述六個方程，求解所注入的三次諧波電流。

不相鄰兩相開路故障時三次諧波電流的計算方法與所述相鄰兩相開路的計算方法相似。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明給出了單相開路故障、相鄰兩相開路故障和不相鄰兩相開路故障下的基波降階克拉克和帕克變換。利用對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換，實現(xiàn)了對故障后五相永磁電機模型的解耦。利用解耦后的電機模型，可以實現(xiàn)故障下的容錯磁場定向控制。

2、本發(fā)明所提出的三次諧波電流計算方法，計算簡單，對cpu的占用少，可以實現(xiàn)容錯電流的在線計算。本發(fā)明從電機開路故障時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型出發(fā)，通過對基波容錯電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩進行建模，針對五相永磁電機三次諧波反電勢與基波容錯電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩脈動這一問題，提出了基于轉(zhuǎn)矩數(shù)學模型的三次諧波電流計算方法，并給出了各類開路故障下的三次諧波電流表達式，實現(xiàn)了三次諧波電流的快速計算，同時也提高了容錯控制系統(tǒng)的實時性和魯棒性。

3、本發(fā)明實現(xiàn)了基于載波的脈寬調(diào)制cpwm下的三次諧波電流注入，與傳統(tǒng)容錯算法中使用的電流滯環(huán)調(diào)制方法進行三次諧波電流注入相比，cpwm具有固定的調(diào)制周期，可以減少容錯控制時的開關(guān)損耗，也可以消除一些由變化的開關(guān)頻率所導致的電磁干擾。

附圖說明

圖1：單相開路故障時的容錯控制框圖；(a)以a相開路故障為例的容錯控制框圖；(b)容錯電流計算模塊中的容錯電流具體計算方法；

圖2：兩相開路故障時的容錯控制框圖；(a)以a、b相開路故障為例的容錯控制框圖；(b)容錯電流計算模塊中的容錯電流具體計算方法；

圖3：a相開路故障時，銅耗最小原則下的電流波形；(a)基波容錯電流波形；(b)注入三次諧波電流后的容錯電流波形；

圖4：a相開路故障時，銅耗相等原則下的電流波形；(a)基波容錯電流波形；(b)注入三次諧波電流后的容錯電流波形；

圖5：相鄰兩相開故障，a、b相開路故障時的電流波形；(a)基波容錯電流波形；(b)注入三次諧波電流后的容錯電流波形；

圖6：不相鄰兩相開故障，a、c相開路故障時的電流波形；(a)基波容錯電流波形；(b)注入三次諧波電流后的容錯電流波形。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細、完整的描述。

步驟1：根據(jù)故障前后基波磁動勢之和不變以及故障后的α-β軸磁動勢仍然可以形成磁鏈圓兩個原則，來推導五相永磁電機在單相開路故障，相鄰兩相開路故障和不相鄰兩相開路故障下對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換。

單相開路時：以a相發(fā)生開路故障為例。當a相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a相開路故障下的基波降階克拉克變換矩陣；δ為相鄰兩相之間的夾角，δ＝2π/5；x為修正系數(shù)，x＝-1。

單相開路故障下的基波降階帕克變換為：

其中，代表單相開路故障下的基波降階帕克變換矩陣；θe為電機的電角度。

相鄰兩相開路：以a、b兩相發(fā)生開路故障為例。當a、b兩相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a、b開路故障下的基波降階克拉克變換。

不相鄰兩相開路：以a、c兩相開路為例。當a、c兩相發(fā)生開路故障時，推導得到的基波降階克拉克變換為：

其中，為a、c兩相開路故障下的基波降階克拉克變換。

兩相開路故障下的基波降階帕克變換為：

步驟2：利用步驟1中得到的基波降階克拉克、帕克變換，推導各類故障下五相永磁電機的基波解耦模型。

單相開路故障時，以a相開路故障為例：當a相發(fā)生故障時，剩余相電流通過所述基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-3-0)下電流分量為：

其中，id1、iq1為基波電流在d-q軸下的分量；i31為三次空間電流；i01為零序電流，因為電機采用星形連接方式，所以i01＝0；ib,ic,id,ie為剩余相的基波相電流。

根據(jù)磁共能法，求解電機電磁轉(zhuǎn)矩的公式為：

其中，wco是電機的磁共能；θm是電機的機械角度；is為電機的相電流向量；ls為電機的電感矩陣；ψm-s是電機的永磁磁鏈向量。

五相永磁電機的永磁磁鏈表達式為：

其中，ψm1,ψm3分別為基波磁鏈幅值和三次諧波磁鏈幅值

根據(jù)剩余相的永磁磁鏈和基波容錯電流，利用磁共能法，可以求得只注入基波電流時的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：

te1st＝te1+te3

其中，te1st代表的是基波電流產(chǎn)生的總電磁轉(zhuǎn)矩；te1為平均轉(zhuǎn)矩分量；te3為轉(zhuǎn)矩脈動分量；p為電機的極對數(shù)。

在id＝0的控制策略下，iq1決定著電機的平均輸出轉(zhuǎn)矩，在確定的工況下，應(yīng)當與給定值iqr相等，為一個定值。i31可以用來進一步優(yōu)化容錯控制，實現(xiàn)故障下的銅耗最小和銅耗相等容錯控制。

采用銅耗最小原則時，d-q-3-0坐標系下基波電流分量所要滿足的約束條件為：

id1＝0,iq1＝iqr,i31＝0

采用銅耗相等原則時，d-q-3-0坐標系下基波電流分量所要滿足的約束條件為：

id1＝0,iq1＝iqr,i31＝0.236iq1cosθe

相鄰兩相開路故障時，以a、b相開路故障為例：當a、b相發(fā)生故障時，剩余相電流通過基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-0)下電流分量為：

當采用id＝0控制策略時，利用磁共能法，求解得到a、b相發(fā)生故障時，注入基波容錯電流下的電磁轉(zhuǎn)矩為：

不相鄰兩相開路故障時，以a、c相開路故障為例：當a、c相發(fā)生故障時，剩余相電流通過基波降階克拉克、帕克變換后得到的旋轉(zhuǎn)正交坐標系(d-q-0)下電流分量為：

當采用id＝0控制策略時，利用磁共能法，求解得到a、c相發(fā)生故障時，注入基波容錯電流下的電磁轉(zhuǎn)矩為：

步驟3，根據(jù)步驟2中得到的各類開路故障下的電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，推導出相應(yīng)的注入三次諧波電流的公式。

單相開路故障時，以a相開路為例：根據(jù)故障前后三次諧波磁動勢之和不變以及故障后的α-β軸磁動勢仍然可以形成磁鏈圓兩個原則，推導五相永磁電機在單相開路故障時三次諧波降階克拉克和帕克變換：

利用上述三次諧波降階克拉克和帕克變換，三次諧波相電流可以變換得到三次諧波旋轉(zhuǎn)正交坐標系下(3-d-q-0)的電流分量：

其中，id3、iq3為三次諧波電流在d-q軸下的分量；i33為廣義零序電流；i03為零序電流，i03＝0；ib,ic,id,ie為剩余相的三次諧波相電流。

根據(jù)剩余相的永磁磁鏈和三次諧波容錯電流，利用磁共能法，可以求得只注入三次諧波電流時的電磁轉(zhuǎn)矩表達式為：

根據(jù)疊加原理，將基波電流與三次諧波電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相加，可以得到電機總的輸出轉(zhuǎn)矩。對總的輸出轉(zhuǎn)矩進行分解，可以得到

其中，τ0為平均轉(zhuǎn)矩分量；τ1，τ2，τ3和τ4分別為一次，二次，三次和四次轉(zhuǎn)矩脈動分量。

根據(jù)單相開路時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，約束上述各次轉(zhuǎn)矩脈動分量為零，可以得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下各電流分量要滿足的約束條件。

采用銅耗最小原則時，各電流分量所需要滿足的約束條件為：

其中，kpsi為磁鏈系數(shù)。

采用銅耗相等原則時，各電流分量所需要滿足的約束條件為：

相鄰兩相開路時，以a、b兩相開路故障為例：

在id＝0的控制策略下，a、b兩相開路時的基波容錯相電流表達式為

根據(jù)所述磁共能法，求得基波容錯電流產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為：

a、b兩相開路時，設(shè)注入剩余相的三次諧波電流方程為：

其中，k1，k2，k3為相電流幅值系數(shù)；為相電流的相位。

所述注入三次諧波電流與基波磁動勢相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩可以分解為：

其中，分別為由三次諧波電流產(chǎn)生的二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動的余弦和正弦分量。

所述基波容錯電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩可以分解為：

其中，為由基波電流產(chǎn)生的二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動的余弦和正弦分量。

為消除二次和四次轉(zhuǎn)矩脈動，則所述轉(zhuǎn)矩脈動分量要滿足如下關(guān)系:

由于電機采用星形連接方式，中性點電流和為零，所以注入的三次諧波電流需要滿足如下關(guān)系式：

根據(jù)所述六個方程，可以求得三次諧波電流為：

不相鄰兩相開路故障時三次諧波電流的計算方法與所述相鄰兩相開路的計算方法相似。不相鄰兩相開路故障時，以a、c兩相開路故障為例，根據(jù)注入基波容錯電流時轉(zhuǎn)矩的數(shù)學模型，通過約束轉(zhuǎn)矩脈動分量為零，以及滿足注入剩余相的三次諧波電流和為零兩個約束條件，可以得到注入剩余相的三次電流表達式為：

上述步驟1-3為理論分析部分，給出了五相永磁電機各類開路故障下的解耦模型以及相應(yīng)的三次諧波容錯電流計算方法。下面結(jié)合附圖，詳細說明一下本發(fā)明所提容錯控制算法的具體實現(xiàn)過程。

步驟4：檢測五相永磁電機的轉(zhuǎn)速，作為電機的速度反饋ω，將反饋轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速ω^*進行比較得到轉(zhuǎn)速誤差e,將得到的轉(zhuǎn)速誤差e輸入到pi控制器中，計算得到五相永磁電機給定基波q軸電流

步驟5：將得到的給定基波q軸電流輸入到容錯電流計算模塊中，根據(jù)故障信息，選擇對應(yīng)的降階克拉克和帕克變換。

附圖1中給出了單相開路故障時(以a相開路故障為例)的容錯控制框圖和具體的容錯電流計算方法：單相開路故障時，以a相故障為例：根據(jù)容錯控制需要，選擇對應(yīng)的容錯控制策略。銅耗最小原則時,基波d-q-3-0坐標系下的電流分量為id1＝0,i31＝0,i01＝0,三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量為i33＝0,id3＝0,i03＝0；銅耗相等原則時，基波d-q-3-0坐標系下的電流分量為id1＝0,i01＝0,三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量為i33＝0.236iq3cos3θe,id3＝0,i03＝0。利用步驟一中給定的降階克拉克和帕克變換，根據(jù)基波d-q-3-0坐標系下的電流分量以及三次諧波3-d-q-0坐標下的電流分量，計算得到自然坐標系下基波剩余相電流和三次諧波剩余相電流。附圖3和4分別給出了在銅耗最小原則下和銅耗相等原則下的基波容錯電流波形和注入三次諧波電流后的容錯電流波形。附圖3(a)銅耗最小原則下的基波容錯電流，b、e的相電流幅值大于c、d的相電幅值，實現(xiàn)了銅耗最小控制策略；圖4(a)銅耗相等原則下的基波容錯電路，剩余四相的容錯電流幅值相等，保證了在滿足逆變器功率限制的要求下電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩能力。

將自然坐標系下的基波剩余相電流和三次諧波剩余相電流相加，得到總的剩余相電流，將總的剩余相電流通過步驟1中所述基波降階克拉克和帕克變換，得到給定的d-q-3坐標系下的電流分量idref,iqref,i3ref。

附圖2中給出了兩相開路故障時(以a、b相開路故障為例)的容錯控制框圖和具體的容錯電流計算方法：兩相開路故障時，根據(jù)故障信息，選擇對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換。利用所選擇的基波降階矩陣，將d-q-0坐標系下給定的電流分量id1＝0,i01＝0,變換為自然坐標系下的基波剩余相電流。根據(jù)給定基波q軸電流和電磁系數(shù)kpsi,以及相應(yīng)的三次諧波電流計算表達式，計算得到自然坐標系下的三次諧波剩余相電流。將得到的基波電流和三次諧波電流相加，得到總的剩余相電流，將總的剩余相電流通過步驟1中所述基波的降階克拉克和帕克變換，得到給定的d-q坐標系下的電流分量idref,iqref。附圖5和6分別給出了相鄰兩相開路(以a、b相開路為例)和不相鄰兩相開路(以a、c相開路為例)的基波容錯電流和注入三次諧波后的容錯電流。

步驟6：利用電流傳感器，對五相永磁電機的電流進行采樣，根據(jù)故障信息，選取對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換矩陣，對剩余正常相電流進行變換，得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下反饋的電流分量。單相開路故障時的反饋電流分量為：id,iq,i3；兩相開路故障時的反饋電流分量為：id,iq。

將得到的反饋電流分量與給定電流分量進行比較，將得到的誤差送入到pi控制器中，得到旋轉(zhuǎn)正交坐標系下的給定電壓分量。單相開路故障時得到的給定電壓分量為：ud，uq，u3；兩相開路故障下的給定電壓分量為：ud，uq。

步驟7：將步驟6中得到的給定的旋轉(zhuǎn)正交坐標系的電壓分量，利用對應(yīng)的基波降階克拉克和帕克變換，變換為自然坐標系下的剩余相電壓。將得到的剩余相電壓輸入到基于載波的脈寬調(diào)制(cpwm)模塊中，得到各相的開關(guān)信號，輸入到逆變器中，實現(xiàn)五相永磁電機開路故障下的容錯矢量控制。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。