本發(fā)明涉及一種雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法。

背景技術(shù)：

單六相逆變器供電六相串聯(lián)三相雙永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中兩臺(tái)電機(jī)之間相互解耦，而這種解耦特性的獲得是依賴兩臺(tái)電機(jī)繞組之間的連接實(shí)現(xiàn)的，即把六相電機(jī)電空間對(duì)稱的兩相繞組尾端并聯(lián)后，再與三相電機(jī)中的一相繞組串聯(lián)，這樣三相繞組電流均分到并聯(lián)的六相電機(jī)的兩相繞組中。六相電機(jī)中產(chǎn)生對(duì)稱空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的電流分量不流過三相繞組；而三相電機(jī)的電流雖然流過六相繞組，但不會(huì)在六相電機(jī)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。從而實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)之間的解耦控制。采用直接轉(zhuǎn)矩控制策略，可以進(jìn)一步提高兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)控制性能，同時(shí)也可以進(jìn)一步提高兩臺(tái)電機(jī)之間控制的可靠性。

但當(dāng)六相繞組中一相繞組斷路，或六相逆變橋中一個(gè)橋臂發(fā)生故障時(shí)，六相繞組中只有剩余的5相繞組可以工作，與缺相相繞組電空間對(duì)稱的繞組中直接流過三相繞組相電流。顯然，三相繞組電流對(duì)六相電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生不利影響，如何保持兩臺(tái)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)矩解耦控制是期待解決的難題。

為此，本發(fā)明針對(duì)雙電機(jī)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在六相電機(jī)缺一相情況，提出一種容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法，提供一六相永磁同步電機(jī)以及一三相永磁同步電機(jī)，提供一預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：t6變換模塊、第一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊、第二旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊、六相電機(jī)定子磁鏈計(jì)算模塊、三相電機(jī)定子磁鏈計(jì)算模塊、預(yù)測(cè)模型模塊以及評(píng)估函數(shù)模塊；按照如下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟s1：所述t6變換模塊獲取待采樣逆變器中六相功率開關(guān)管的六相電流isa～isf，并經(jīng)所述t6變換模塊變換后，輸出αβ坐標(biāo)平面中isα(k)、isβ(k)、xy坐標(biāo)平面中isx(k)、isy(k)以及o1o2坐標(biāo)平面中io1(k)、io2(k)；

步驟s2：將isα(k)、isβ(k)、所述六相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置角θr1(k)傳輸至至所述第一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊，經(jīng)坐標(biāo)變換后輸出d1q1坐標(biāo)平面中id1(k)、iq1(k)；將isx(k)、isy(k)、所述三相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)角位置θr2(k)傳輸至所述第二旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊，經(jīng)坐標(biāo)變換后輸出d2q2坐標(biāo)平面中id2(k)、iq2(k)；

步驟s3：將id1(k)、iq1(k)傳輸至所述六相電機(jī)定子磁鏈計(jì)算模塊，輸出六相電機(jī)d1q1坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd1(k)、ψq1(k)；將id2(k)、iq2(k)傳輸至所述三相電機(jī)定子磁鏈計(jì)算模塊，輸出三相電機(jī)d2q2坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd2(k)、ψq2(k)；

步驟s4：把ψd1(k)、ψq1(k)、ψd2(k)、ψq2(k)、id1(k)、iq1(k)、id2(k)、iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、直流母線電壓udc傳輸至所述預(yù)測(cè)模型模塊，輸出兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩第k+1撲預(yù)測(cè)值te1(k+1)、te2(k+1)以及兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈幅值第k+1撲預(yù)測(cè)值|ψs1(k+1)|、|ψs2(k+1)|；

步驟s5：將兩臺(tái)電機(jī)的給定電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩兩臺(tái)電機(jī)的電機(jī)給定定子磁鏈兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩第k+1撲預(yù)測(cè)值te1(k+1)、te2(k+1)、兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈幅值第k+1撲預(yù)測(cè)值|ψs1(k+1)|、|ψs2(k+1)|傳輸至所述評(píng)估函數(shù)模塊，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于sb～sf的評(píng)估函數(shù)值cost；

步驟s6：獲取cost值最小時(shí)的sb～sf取值，并根據(jù)sb～sf取值控制剩余健康五相功率開關(guān)管，從而使兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈以最小的脈動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)控制。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s1中，所述t6變換模塊按照如下方式進(jìn)行變換：

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s2中，所述第一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊按照

如下方式進(jìn)行坐標(biāo)變換：

所述第二旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊按照如下方式進(jìn)行坐標(biāo)變換：

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s3中，所述六相電機(jī)d1q1坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd1(k)ψq1(k)通過如下方式獲?。?/p>

其中，ψf1為六相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶浚琹d1＝lsσ1+3lsm1+3lrs1、lq1＝lsσ1+3lsm1-3lrs1，lsm1＝(ldm1+lqm1)/2，lrs1＝(ldm1-lqm1)/2，ldm1、lqm1為六相電機(jī)相繞組主磁通直軸電感、交軸電感，lsσ1為六相電機(jī)相繞組漏電感，ld1、lq1分別為六相電機(jī)直、交軸電感；

所述三相電機(jī)d2q2坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd2(k)ψq2(k)通過如下方式獲?。?/p>

其中，ψf2為三相永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?，ld2＝lsσ1+2lsσ2+3lsm2+3lrs2，lq2＝lsσ1+2lsσ2+3lsm2-3lrs2，lsσ2為三相電機(jī)相繞組漏電感，lsm2＝(ldm2+lqm2)/2，lrs2＝(ldm2-lqm2)/2，ldm2、lqm2為三相電機(jī)相繞組主磁通直軸電感、交軸電感，ld2、lq2分別為三相電機(jī)直、交軸電感。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s4中，還包括如下步驟：

步驟s41：將把id1(k)、iq1(k)、id2(k)、iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、ωr1(k)、ωr2(k)、i02(k)傳輸至一計(jì)算模塊，并按照如下方式計(jì)算：

其中，rs1為繞組電阻，ωr1(k)為六相電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度，ωr2(k)為三相電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度；

步驟s42：將一組當(dāng)前sb～sf值、直流母線電壓udc送給電壓矢量計(jì)算環(huán)節(jié)，通過如下方式獲取u′sα、usβ、u′sx、usy：

步驟s43：把id1(k)、iq1(k)、id2(k)、iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、ωr1(k)、ωr2(k)、u′sα、usβ、u′sx、usy、ψd1(k)、ψq1(k)、ψd2(k)、ψq2(k)對(duì)應(yīng)傳輸至兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈預(yù)測(cè)模塊，輸出第k+1撲對(duì)應(yīng)sb～sf的兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈預(yù)測(cè)值ψd1(k+1)、ψq1(k+1)、ψd2(k+1)、ψq2(k+1)，其計(jì)算公式如下：

步驟s44：將ψd1(k+1)ψq1(k+1)、ψd2(k+1)ψq2(k+1)傳輸至一磁鏈幅值計(jì)算模塊，按照如下方式輸出兩臺(tái)電機(jī)磁鏈幅值|ψs1(k+1)|、|ψs2(k+1)|：

步驟s44：把ψd1(k+1)、ψq1(k+1)、ψd2(k+1)、ψq2(k+1)傳輸至一電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)模塊，按照如下方式輸出兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值te1(k+1)、te2(k+1)：

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s5中，所述評(píng)估函數(shù)值cost：

其中，k1、k2、k3、k4為損耗函數(shù)系數(shù)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的控制量為電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述給定電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩由系統(tǒng)給定；當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的控制量為轉(zhuǎn)速時(shí)，所述給定電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩由兩臺(tái)電機(jī)速度控制器分別輸出轉(zhuǎn)矩給定；當(dāng)兩臺(tái)電機(jī)的控制量為轉(zhuǎn)子位置角時(shí)，所述給定電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩由兩臺(tái)電機(jī)位置控制器輸出轉(zhuǎn)矩給定。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，在所述步驟s6中，把sb～sf值增加1，再?gòu)乃霾襟Es4開始計(jì)算；當(dāng)sb～sf的取值完全后，找出對(duì)應(yīng)cost值最小的sb～sf。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，sb～sf取值為sb～sf＝00000～11111。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)由于利用了考慮缺相相繞組電壓的逆變器輸出電壓矢量對(duì)考慮缺相相繞組磁鏈的兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈及電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行解耦控制，實(shí)現(xiàn)了缺相后的兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行相互解耦，提高了串聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)缺相容錯(cuò)運(yùn)行能力。

2)借助于電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的預(yù)測(cè)控制策略，加在兩臺(tái)電機(jī)上的電壓矢量總是最優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩及定子磁鏈的精確控制，兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩及定子磁鏈穩(wěn)態(tài)脈動(dòng)大幅度降低，兩臺(tái)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行更加平穩(wěn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中六相逆變器供電六相串聯(lián)三相雙永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接示意圖。

圖3(a)為本發(fā)明一實(shí)施例中六相電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換坐標(biāo)平面示意圖。

圖3(b)為本發(fā)明一實(shí)施例中三相電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換坐標(biāo)平面示意圖。

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中預(yù)測(cè)模型模塊示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行具體說明。

如圖1所示，本實(shí)施中雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：整流電路、濾波電容、六相逆變器、偏置60度六相對(duì)稱繞組永磁同步電機(jī)、三相永磁同步電機(jī)、六相繞組電流采集電路、兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角采集電路、隔離驅(qū)動(dòng)、中央控制器、人機(jī)接口等。也可以采用合適的直流電源提供六相逆變器直流母線電壓。逆變器中功率管采用igbt或mofet，中央控制器采用dsp或單片機(jī)。繞組電流采集電路采用霍爾電流傳感器與運(yùn)算放大器相結(jié)合方式構(gòu)成，也可以采用繞組串功率電阻后接差分運(yùn)算放大器相結(jié)合方式構(gòu)成。采用霍爾方案可以有效實(shí)現(xiàn)控制回路與主回路的電氣隔離，采用繞組串功率電阻方案可以降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本。轉(zhuǎn)子位置角采集電路可以采用旋轉(zhuǎn)編碼器后接電平轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成，也可以采用旋轉(zhuǎn)變壓器后接解碼電路構(gòu)成，其中前者成本較低，但位置角采樣精度受編碼器線數(shù)限制，而后者成本較高，但位置角采樣精度較高。繞組電流采集電路和轉(zhuǎn)子位置角采集電路弱電壓信號(hào)送到中央控制器a/d轉(zhuǎn)換模塊。根據(jù)取得的信號(hào)和本發(fā)明的容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制策略計(jì)算出應(yīng)發(fā)出的控制信號(hào)，經(jīng)由隔離驅(qū)動(dòng)去控制逆變器中的功率開關(guān)管的開關(guān)動(dòng)作。

進(jìn)一步的，六相逆變器供電六相串聯(lián)三相雙永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接示意如圖2所示，其中a～f為六相電機(jī)的相繞組，u～w為三相電機(jī)的相繞組。六相電機(jī)電空間對(duì)稱兩相繞組尾端并聯(lián)后再與三相繞組串聯(lián)，從而保證六相電機(jī)中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電流分量不流過三相繞組；任意一相三相電流均分到兩個(gè)并聯(lián)六相繞組中，在六相電機(jī)中產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)為零。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，分析中實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換坐標(biāo)平面定義如圖3(a)以及圖3(b)所示。圖中，αβ和xy為靜止坐標(biāo)系，d1q1和d2q2為六相和三相電機(jī)轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系。θr1為d1軸和α軸之間的夾角即六相電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角度，ωr1為六相電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電角速度。ψs1、ψf1、us1、is1分別為六相電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的定子磁鏈?zhǔn)噶?、轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?、定子電壓矢量以及定子電流矢量，這些矢量及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸入電壓、電流在d1軸、q1軸、α軸、β軸上的投影分別用下標(biāo)“d1”、“q1”、“α”、“β”標(biāo)示。δ1為六相電機(jī)定子磁鏈和轉(zhuǎn)子磁鏈之間的夾角。同理定義三相電機(jī)中有關(guān)變量如圖3(b)所示。由于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有6個(gè)自由度，除了兩臺(tái)電機(jī)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換平面中電磁轉(zhuǎn)矩和磁鏈共計(jì)4個(gè)自由度外，還存在非機(jī)電能量轉(zhuǎn)換軸系o1o2上的2個(gè)自由度，本發(fā)明稱之為零序軸系。機(jī)電能量轉(zhuǎn)換平面中電磁轉(zhuǎn)矩和磁鏈的脈動(dòng)直接影響兩臺(tái)電機(jī)切向旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，而軸系o1o2上變量直接影響六相電機(jī)銅損耗、鐵損耗等。a～f相逆變橋臂上下功率管互鎖開關(guān)，且用一個(gè)開關(guān)變量表示功率管開關(guān)情況，即si＝1表示上橋功率管導(dǎo)通，下橋功率管關(guān)閉；si＝0表示上橋功率管關(guān)斷，下橋功率管導(dǎo)通(i＝a～f)。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，可以根據(jù)繞組電壓、電流、磁鏈、電感之間關(guān)系建立雙電機(jī)在自然坐標(biāo)系a～f內(nèi)的數(shù)學(xué)模型。為了揭示雙電機(jī)之間的耦合關(guān)系，利用下式(1)恒功率變換矩陣t6將自然坐標(biāo)系a～f內(nèi)的數(shù)學(xué)模型變換到αβ-xy-o1o2靜止坐標(biāo)系。

六相電機(jī)αβ平面內(nèi)的電壓、磁鏈、電磁轉(zhuǎn)矩平衡方程式如下：

te1＝p1(ψsαiβ-ψsβiα)(4)

其中，rs1為繞組電阻，lsσ1為每相繞組的自漏感，lsm1＝(ldm1+lqm1)/2，lrs1＝(ldm1-lqm1)/2，ldm1、lqm1為六相電機(jī)相繞組主磁通直軸電感、交軸電感，p1為磁極對(duì)數(shù)。

三相電機(jī)xy平面內(nèi)的電壓、磁鏈、電磁轉(zhuǎn)矩平衡方程式如下：

te2＝p2(ψsxiy-ψsyix)(7)

其中，有關(guān)變量意義類似于六相電機(jī)。

零序軸系中電壓平衡方程式如下：

利用θr1角，可以把式(2)-(4)變換到坐標(biāo)系d1q1中得：

te1＝p1(ψd1iq1-ψq1id1)(11)

其中，ld1＝lsσ1+3lsm1+3lrs1、lq1＝lsσ1+3lsm1-3lrs1。

利用θr2角，可以把式(5)-(7)變換到坐標(biāo)系d2q2中得：

te2＝p2(ψd2iq2-ψq2id2)(14)

其中，ld2＝lsσ1+2lsσ2+3lsm2+3lrs2、lq2＝lsσ1+2lsσ2+3lsm2-3lrs2。

當(dāng)六相電機(jī)a相繞組斷路或a相逆變橋故障后，六相中的a相不流過電流，只有剩余的b～f五相工作，只有四個(gè)可控自由度，無(wú)需對(duì)零序電流進(jìn)行控制。為了實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的解耦控制，假設(shè)a相逆變橋始終輸出六相a和三相u串聯(lián)電壓u0，這樣六個(gè)逆變橋輸出電壓如下：

盡管六相中a相沒有電流流過，但若考慮a相繞組后，雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)輸入電壓之和為零特性，可以求出uno，然后代入式(15)，再利用t6把式(15)變換至αβ-xy-o1o2中如下：

令：

則式(16)進(jìn)一步變化為：

同樣可以把雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)輸入電流[isaisbiscisdiseisf]借助t6矩陣變換至αβ-xy-o1o2中，且isa＝0，可以求解出：

這樣，零序電壓uo2變形為：

若用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中變量表示isα、isx，則零序電壓uo2變形為：

其中，

其中，

把式(16)旋轉(zhuǎn)變換到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，得：

根據(jù)式(9)(10)(12)(13)可得：

連列式(23)(24)可以求解dq軸系磁鏈的微分表達(dá)式，并據(jù)此用離散形式表示如下：

由于求解上述4x4矩陣的逆很耗費(fèi)時(shí)間，而實(shí)際系統(tǒng)中六相電機(jī)漏感較小。為此，實(shí)際編程中可以忽略六相電機(jī)漏感對(duì)三相電機(jī)磁鏈的貢獻(xiàn)。

這樣式(25)進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

ts為數(shù)字控制周期。

則第k+1撲兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈幅值為：

根據(jù)式(11)(14)可以求出下一周期兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值為：

本實(shí)施例控制的目的希望兩臺(tái)電機(jī)每一個(gè)數(shù)字控制周期所加電壓矢量實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈幅值誤差最小，為此，本實(shí)施例預(yù)測(cè)控制中選擇如下評(píng)估函數(shù)：

顯然，所選擇的開關(guān)組合sb～sf應(yīng)該使得式(31)值最小。

本實(shí)施例提出一種雙電機(jī)串聯(lián)缺相容錯(cuò)預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制方法，目的有兩方面：一是實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)在一相逆變橋臂故障或六相電機(jī)中一相繞組斷路情況下，仍然保持兩臺(tái)電機(jī)高性能的轉(zhuǎn)矩解耦控制，從而提高串聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；二是實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的精確控制，進(jìn)一步改善兩臺(tái)電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性。在構(gòu)建控制方法過程，為了實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈之間的解耦，考慮了缺相相繞組耦合磁鏈對(duì)定子磁鏈的貢獻(xiàn)，即六相電機(jī)定子磁鏈包括缺相相繞組耦合磁鏈。同樣，為了利用剩余5相逆變橋輸出電壓矢量精確控制兩臺(tái)電機(jī)變量，逆變橋輸出電壓矢量中考慮了缺相相繞組。

進(jìn)一步的，盡管六相繞組缺了一相，但在構(gòu)建兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈過程中，仍然考慮了缺相相繞組磁鏈；同時(shí)構(gòu)建出含有缺相相繞組電壓的逆變器電壓矢量。借助于電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈預(yù)測(cè)控制策略，利用最優(yōu)電壓矢量實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩及定子磁鏈最低脈動(dòng)的解耦控制，從而提高了串聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。假設(shè)當(dāng)前控制處于第k撲，關(guān)鍵是要根據(jù)預(yù)測(cè)控制方法，找出下一撲k+1逆變器的開關(guān)組合sb～sf。

所提的預(yù)測(cè)型直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，由逆變器、t6變換、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換、兩臺(tái)電機(jī)磁鏈計(jì)算環(huán)節(jié)、預(yù)測(cè)模型、評(píng)估函數(shù)、兩臺(tái)電機(jī)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。預(yù)測(cè)模型如圖5所示。根據(jù)當(dāng)前撲(第k撲)的電流、轉(zhuǎn)子位置角、轉(zhuǎn)速等信息，借助于定子磁鏈及電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)模型，從損耗函數(shù)最小角度預(yù)測(cè)出下一撲(第k+1撲)逆變器的功率開關(guān)組合。

具體步驟如下：

步驟(1)：把采樣得到的逆變器輸出六相電流isa～isf送給t6變換模塊，輸出αβ坐標(biāo)平面中isα(k)isβ(k)、xy坐標(biāo)平面中isx(k)isy(k)、o1o2坐標(biāo)平面中io1(k)io2(k)，其計(jì)算數(shù)學(xué)模型如下：

步驟(2)：把isα(k)isβ(k)、六相永磁同步電機(jī)(該電機(jī)簡(jiǎn)記為pmsm6)轉(zhuǎn)子位置角θr1(k)送給旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊，輸出d1q1坐標(biāo)平面中id1(k)iq1(k)；把isx(k)isy(k)、三相永磁同步電機(jī)(該電機(jī)簡(jiǎn)記為pmsm3)轉(zhuǎn)子位置角θr2(k)送給旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊，輸出d2q2坐標(biāo)平面中id2(k)iq2(k)，其計(jì)算公式如下：

步驟(3)：把id1(k)iq1(k)、id2(k)iq2(k)分別送給六相電機(jī)和三相電機(jī)定子磁鏈計(jì)算模塊，分別輸出六相電機(jī)d1q1坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd1(k)ψq1(k)、三相電機(jī)d2q2坐標(biāo)平面中定子磁鏈ψd2(k)ψq2(k)，其計(jì)算公式如下：

步驟(4)：把ψd1(k)ψq1(k)、ψd2(k)ψq2(k)、id1(k)iq1(k)、id2(k)iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、直流母線電壓udc送給預(yù)測(cè)模型環(huán)節(jié)，輸出兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩第k+1撲預(yù)測(cè)值te1(k+1)te2(k+1)、兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈幅值第k+1撲預(yù)測(cè)值ψs1(k+1)ψs2(k+1)；

其中，步驟(4)進(jìn)一步包括如下步驟

步驟(4.1)：把id1(k)iq1(k)、id2(k)iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、ωr1(k)、ωr2(k)、i02(k)送給計(jì)算環(huán)節(jié)，其計(jì)算公式如下：

步驟(4.2)：把一組sb～sf值、直流母線電壓udc送給電壓矢量計(jì)算環(huán)節(jié)，輸出u′sαusβu′sxusy，其計(jì)算公式如下：

步驟(4.3)：把id1(k)iq1(k)、id2(k)iq2(k)、θr1(k)、θr2(k)、ωr1(k)、ωr2(k)、u′sαusβu′sxusy、ψd1(k)ψq1(k)、ψd2(k)ψq2(k)送給兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)，輸出對(duì)應(yīng)sb～sf的兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈預(yù)測(cè)值ψd1(k+1)ψq1(k+1)、ψd2(k+1)ψq2(k+1)，其計(jì)算公式如下：

步驟(4.4)：把ψd1(k+1)ψq1(k+1)、ψd2(k+1)ψq2(k+1)送給磁鏈幅值計(jì)算環(huán)節(jié)，輸出兩臺(tái)電機(jī)磁鏈幅值|ψs1(k+1)|、|ψs2(k+1)|，其計(jì)算公式如下：

步驟(4.5)：把ψd1(k+1)ψq1(k+1)、ψd2(k+1)ψq2(k+1)送給電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)環(huán)節(jié)，輸出兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值te1(k+1)、te2(k+1)，其計(jì)算公式如下：

步驟(5)：把兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)矩給定兩臺(tái)電機(jī)定子磁鏈給定te1(k+1)te2(k+1)、ψs1(k+1)ψs2(k+1)送給評(píng)估函數(shù)模塊，計(jì)算出對(duì)應(yīng)于sb～sf的評(píng)估函數(shù)值cost，其計(jì)算公式如下：

其中，k1、k2、k3、k4為損耗函數(shù)系數(shù)。

進(jìn)一步的，把sb～sf值增加1，再?gòu)牟襟E(4)開始計(jì)算。當(dāng)sb～sf的取值完全后，找出對(duì)應(yīng)cost值最小的sb～sf，并根據(jù)該組sb～sf取值，通過逆變器輸出電壓加在串聯(lián)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)k+1撲兩臺(tái)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩、定子磁鏈以最小的脈動(dòng)閉環(huán)控制。

其中，步驟(5)中電磁轉(zhuǎn)矩給定和視具體兩臺(tái)電機(jī)控制變量而定。若控制的是電磁轉(zhuǎn)矩，則系統(tǒng)直接給定該值；若控制的是轉(zhuǎn)速，則兩臺(tái)電機(jī)速度控制器(例如pi控制器)分別輸出轉(zhuǎn)矩給定和若控制的是轉(zhuǎn)子位置角，則兩臺(tái)電機(jī)位置控制器輸出即為轉(zhuǎn)矩給定和

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時(shí)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。