CN111404447A - 六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统 - Google Patents

六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统。该方法包括：将转速跟踪误差输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；根据第一李雅普诺夫函数、转速跟踪误差、参数摄动实际向量和负载扰动确定第一系统能量函数；根据参数摄动估计向量计算定子绕组q轴电流参考值；确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；根据第二李雅普诺夫函数、转速跟踪误差和负载扰动确定第二系统能量函数；根据参数摄动估计向量计算电压值；对电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，将调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对六相永磁同步电机进行缺相容错控制。采用本发明的方法及系统，能够提高系统的动态性能、控制精度和抗扰鲁棒性。

Description

六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统
技术领域
本发明涉及多相电机故障容错控制技术领域，特别是涉及一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统。
背景技术
与传统三相电机驱动系统相比，多相电机低压大功率输出和容错能力强的特点使其特别适合于供电电压本身受限且对系统安全可靠性要求较高的场合，如电动机车、船舶电力推进、航空航天等领域。六相永磁同步电机结合了多相电机故障冗余、容错控制特性与永磁电机结构简单、功率因数高、体积小等优点，能够改善船舶电力推进系统变换器功率等级、空间谐波引起的结构噪音、时间谐波引起的机械振动、缺相运行时的生存能力等问题，是船舶电力推进机桨传动系统的理想选择。
现代大型船舶电力推进系统对安全可靠性提出了越来越高的要求，这就需要推进电机具有较强的容错运行与安全控制能力，使其在故障情况下通过系统重构容错保证电机驱动系统稳定运转。电机驱动控制系统故障包括电机本体故障和变流器故障，电机本体故障包括绕组开路、短路，匝间短路等，变流器故障包括变流器单相或者多相开路、短路等，但这些故障都可以通过故障定位和隔离技术将其转换为电机驱动系统缺相运行状态。因此，针对船舶电力推进六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统进行定子绕组缺相故障容错控制研究具有理论意义和应用价值。
六相永磁同步电机具有丰富的控制自由度和灵活的容错控制算法，在不同的中线连接方式下均可实现电机缺相故障运行。目前，六相永磁同步电机常用的缺相故障容错控制策略可以分为三种。最简单的控制方案就是将发生缺相故障的那一套三相绕组切除，只保留剩余正常三相绕组运行，在保证输出功率不变基础上，投入运行的相绕组输出电流幅值增加一倍。这种方法没有利用到六相电机相数冗余优势，不属于最佳容错控制方案。另一种方案基于功率或磁势不变原则以定子铜耗最小或转矩输出最大为优化目标求解各相绕组最优电流的相参考值，然后采用电流滞环比较方式进行容错控制。该方法没有建立电机缺相故障运行数学模型，通常需要离线计算，且电流滞环控制方式很难在船舶电力推进大功率场合应用。第三种方案通过建立电机缺相故障降维解耦变换阵，实现了基于降维数学模型的缺相故障容错矢量控制。但其建模过程复杂，尤其是不同相数开路以及不同中性点连接方式对应的解耦变换阵不同，需要分别建模，使得容错控制策略计算复杂度增加。
在具体容错控制算法层面上，多相电机绕组缺相容错普遍采用线性PI控制，难以摆脱对系统模型和参数的依赖性，也无法在线补偿电磁和机械参数摄动以及螺旋桨负载扰动特性。在现有的文献和资料中，并没有公开的六相永磁同步电机缺相故障智能容错控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统，通过在缺相故障运行模式下进行转速跟踪，并对电机参数摄动和负载扰动的不确定性进行补偿，能够提高六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统的动态性能、控制精度和抗扰鲁棒性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，包括：
获取实际电机转速和期望电机转速；
根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；
获取参数摄动实际向量和负载扰动；
根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；
基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；
获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；
根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；
获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；
根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电流实际值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差；
根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数；
基于所述第二李雅普诺夫函数和所述第二系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；所述电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值；
对所述电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号；
将所述调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对所述六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
可选的，所述将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量，具体包括：
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
将所述第一结果输入所述小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
将所述第二结果输入所述小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
将所述第三结果和所述第四结果输入所述小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure BDA0002420998630000041
式中，
Figure BDA0002420998630000042
表示第二结果，
Figure BDA0002420998630000043
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
Figure BDA0002420998630000044
式中，
Figure BDA0002420998630000045
表示第三结果，
Figure BDA0002420998630000046
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
Figure BDA0002420998630000047
Figure BDA0002420998630000048
Figure BDA0002420998630000049
式中，
Figure BDA00024209986300000410
表示第四结果，
Figure BDA00024209986300000411
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure BDA00024209986300000412
表示小波及后件层的输入值；
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
Figure BDA00024209986300000413
式中，
Figure BDA00024209986300000414
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
可选的，所述根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第一李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002420998630000051
eω＝ω-ω*
根据如下公式确定第一系统能量函数：
Figure BDA0002420998630000052
eq1＝iq1-iq1 *
eq2＝iq2-iq2 *
Figure BDA0002420998630000053
式中，V1表示第一李雅普诺夫函数，eω表示转速跟踪误差，ω表示实际电机转速，ω*表示期望电机转速，H1表示第一系统能量函数，kω表示控制增益参数，γ表示负载扰动对转速跟踪误差的影响衰减系数，a1N表示a1的标称值，
Figure BDA0002420998630000054
np表示电机极对数，J表示转动惯量，ψf表示转子永磁体磁链，eq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差，eq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差，iq1表示第一套定子绕组q轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000055
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，iq2表示第二套定子绕组q轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000056
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，g1表示参数摄动增益矩阵G第一行的转置向量，
Figure BDA0002420998630000057
表示参数摄动的估计误差向量，θp表示参数摄动实际向量，d表示螺旋桨负载扰动。
可选的，所述定子绕组q轴电流参考值包括第一套定子绕组q轴电流参考值和第二套定子绕组q轴电流参考值；
所述第一套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure BDA0002420998630000058
所述第二套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure BDA0002420998630000059
其中，
Figure BDA0002420998630000061
k1+k2＝1
式中，
Figure BDA0002420998630000062
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，
Figure BDA0002420998630000063
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，
Figure BDA0002420998630000064
表示两套定子绕组q轴电流总参考值，k1表示第一套定子绕组q轴电流分配系数，k2表示第二套定子绕组q轴电流分配系数，a2N表示a2的标称值，
Figure BDA0002420998630000065
Bω为摩擦系数，
Figure BDA0002420998630000066
表示期望电机转速的导数，
Figure BDA0002420998630000067
t表示时间。
可选的，所述根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第二李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002420998630000068
Figure BDA0002420998630000069
Figure BDA00024209986300000610
Figure BDA00024209986300000611
Figure BDA00024209986300000612
Figure BDA00024209986300000613
Figure BDA00024209986300000614
ed1＝id1-id1 *
ed2＝id2-id2 *
e01＝i01-i01 *
e02＝i02-i02 *
式中，V2表示第二李雅普诺夫函数，ed1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差，ed2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差，id1表示第一套定子绕组d轴电流实际值，
Figure BDA00024209986300000615
表示第一套定子绕组d轴电流参考值，id2表示第二套定子绕组d轴电流实际值，
Figure BDA00024209986300000616
表示第二套定子绕组d轴电流参考值，e01表示第一套定子绕组零序电流控制误差，e02表示第二套定子绕组零序电流控制误差，i01表示第一套定子绕组零序电流实际值，
Figure BDA0002420998630000071
表示第一套定子绕组零序电流参考值，i02表示第二套定子绕组零序电流实际值，
Figure BDA0002420998630000072
表示第二套定子绕组零序电流参考值，sd1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sd2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，sq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，s01表示第一套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，s02表示第二套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，λd表示定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面增益，λq表示定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面增益，λ0表示定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面增益，t表示时间；
根据如下公式确定第二系统能量函数：
Figure BDA0002420998630000073
式中，H2表示第二系统能量函数，kd表示第一正常数，kq表示第二正常数，k0表示第三正常数，fN2＝-a5Nid1+a6Nid2+npωiq1，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，
Figure BDA0002420998630000074
L表示电感，Lm表示dq轴互感，a6N表示a6的标称值，a6＝γ2Rs，
Figure BDA0002420998630000075
Rs表示定子电阻，a3N表示a3的标称值，a3＝γ1，ud1表示第一套定子绕组d轴电压，a4N表示a4的标称值，a4＝γ2，ud2表示第二套定子绕组d轴电压，g2表示参数摄动增益矩阵G第二行的转置向量，fN5＝-a5Nid2+a6Nid1+npωiq2，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，g5表示参数摄动增益矩阵G第五行的转置向量，fN3＝-a5Niq1+a6Niq2-npωid1-a7Nω，a7N表示a7的标称值，a7＝γ3npψf，
Figure BDA0002420998630000076
ψf表示转子永磁体磁链，uq1表示第一套定子绕组q轴电压，uq2表示第二套定子绕组q轴电压，g3表示参数摄动增益矩阵G第三行的转置向量，fN6＝-a5Niq2+a6Niq1-npωid2-a7Nω，g6表示参数摄动增益矩阵G第六行的转置向量，fN4＝-a9Ni01，a9N表示a9的标称值，a9＝γ4Rs，
Figure BDA0002420998630000081
Ls0为定子绕组的自感平均值，Ms0为相差120°电角度的两绕组互感平均值，a8N表示a8的标称值，a8＝γ4，u01表示第一套定子绕组零序电压，g4表示参数摄动增益矩阵G第四行的转置向量，fN7＝-a9Ni02，u02表示第二套定子绕组零序电压，g7表示参数摄动增益矩阵G第七行的转置向量。
可选的，采用反步递推方法计算得到的电压值为：
Figure BDA0002420998630000082
本发明还提供一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取实际电机转速和期望电机转速；
转速跟踪误差计算模块，用于根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；
参数摄动估计向量确定模块，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；
第二获取模块，用于获取参数摄动实际向量和负载扰动；
第一李雅普诺夫函数和第一系统能量函数确定模块，用于根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；
定子绕组q轴电流参考值计算模块，用于基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；
第三获取模块，用于获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；
零序电流参考值确定模块，用于根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；
第四获取模块，用于获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；
电流控制误差计算模块，用于根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电流实际值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差；
第二李雅普诺夫函数和第二系统能量函数确定模块，用于根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数；
电压值计算模块，用于基于所述第二李雅普诺夫函数和所述第二系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；所述电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值；
调制模块，用于对所述电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号；
缺相容错控制模块，用于将所述调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对所述六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
可选的，所述参数摄动估计向量确定模块，具体包括：
第一结果确定单元，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
第二结果确定单元，用于将所述第一结果输入所述小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
第三结果确定单元，用于将所述第二结果输入所述小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
第四结果确定单元，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
参数摄动估计向量确定单元，用于将所述第三结果和所述第四结果输入小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure BDA0002420998630000101
式中，
Figure BDA0002420998630000102
表示第二结果，
Figure BDA0002420998630000103
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
Figure BDA0002420998630000104
式中，
Figure BDA0002420998630000105
表示第三结果，
Figure BDA0002420998630000106
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
Figure BDA0002420998630000107
Figure BDA0002420998630000108
Figure BDA0002420998630000109
式中，
Figure BDA00024209986300001010
表示第四结果，
Figure BDA00024209986300001011
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure BDA00024209986300001012
表示小波及后件层的输入值；
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
Figure BDA0002420998630000111
式中，
Figure BDA0002420998630000112
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统，将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量，根据参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值和电压值，能够改善六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统发生缺相故障时的转速跟踪精度和扰动抑制特性；根据第一李雅普诺夫函数、转速跟踪误差、参数摄动实际向量和负载扰动确定第一系统能量函数，根据第二李雅普诺夫函数、转速跟踪误差和负载扰动确定第二系统能量函数，对电机参数摄动和负载扰动的不确定性进行补偿，能够提高六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统的动态性能、控制精度和抗扰鲁棒性；采用三相四桥臂逆变器为绕组缺相零序电流补偿提供通路，与全桥拓扑相比，三相四桥臂拓扑在三相三桥臂结构的基础上增加一个中线桥臂，桥臂中点通过平波电感与三相负载的中点相连，中线桥臂为不平衡负载情况下的负序、零序电流提供了通路，在结构上具有带不平衡负载的优越性。
此外，本发明无需根据不同相绕组开路和中性点连接方式重新建立降维解耦数学模型，降低了六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统设计和实现的复杂性，适用于一相绕组缺相、不同套两相绕组缺相以及同套两相绕组缺相故障情形，且对多相电机没有特殊要求，所以本发明的容错控制方法具有一定的优越性和通用性，便于推广到多套Y移绕组的永磁同步电机和其他多相电机系统。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中六相永磁同步电机缺相故障容错控制结构图；
图2为本发明实施例中基于小波模糊神经网络的智能不确定观测器结构图；
图3为本发明实施例中三相四桥臂电压型逆变器拓扑结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法及系统，通过在缺相故障运行模式下进行转速跟踪，并对电机参数摄动和负载扰动的不确定性进行补偿，能够提高六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统的动态性能、控制精度和抗扰鲁棒性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
图1为本发明实施例中六相永磁同步电机缺相故障容错控制结构图，图2为本发明实施例中基于小波模糊神经网络的智能不确定观测器结构图，如图1-2所示，本发明提供的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，首先结合缺相故障检测机制，确定基于零序电流中线补偿的缺相故障容错矢量控制结构，建立两套定子绕组的缺相故障零序电流参考值在线决策系统。同时设计包含输入层、隶属函数层、规则层、小波及后件层以及输出层的递归小波模糊神经网络智能不确定观测器，在线补偿系统内部参数摄动和外部负载扰动等不确定性。然后选择李雅普诺夫稳定函数和系统能量函数，采用反步递推思想设计非线性反步滑模转速和电流控制律，计算六相永磁同步电机驱动螺旋桨负载系统双dq轴参考电压控制信号，经过旋转解耦变换3r/3s和SVPWM调制后，向两套定子绕组提供六相电压信号，实现六相永磁同步电机缺相故障智能容错控制需求。
图1中，
Figure BDA0002420998630000121
表示第一套和第二套定子绕组d轴电流参考值，
Figure BDA0002420998630000122
表示第一套和第二套定子绕组零序电流参考值，
Figure BDA0002420998630000131
表示第一套和第二套定子绕组d轴、q轴和零序电流参考值，
Figure BDA0002420998630000132
表示第一套和第二套定子绕组d轴、q轴和零序电流参考值导数项，udq01表示第一套定子绕组d轴、q轴、零序电压，udq02表示第二套定子绕组d轴、q轴、零序电压，
Figure BDA0002420998630000133
表示旋转解耦调制后ABC三相电压参考值，
Figure BDA0002420998630000134
表示旋转解耦调制后RST三相电压参考值，uABC表示ABC三相缺相容错控制电压，uRST表示RST三相缺相容错控制电压，idq012表示第一套和第二套定子绕组d轴、q轴、零序电流值，iABCRST表示ABCRST六相电流值，SABCRST表示六相绕组的缺相故障标志位。
双Y移30°六相永磁同步电机在双d-q-0旋转坐标系下的数学模型包括电压方程、磁链方程、转矩方程和运动方程。为了便于系统正常运行模式与缺相故障运行模式的矢量解耦控制器设计，选取转速和六维电流为状态变量、六维电压为控制变量，建立起双d-q-0旋转坐标系下的六相永磁同步电机非线性状态空间描述方程如下：
Figure BDA0002420998630000135
其中，
Figure BDA0002420998630000136
L＝Ld＝Lq；Lm＝Lx＝Ly。
式中，ω为转子角速度；idi，iqi，i0i为第i套定子绕组dq0轴电流(i＝1或2)；udi，uqi，u0i为第i套定子绕组dq0轴电压；Ld，Lq分别为d，q轴电感；Lx，Ly为两套绕组d，q轴互感；Rs为定子电阻；np为电机极对数；ψf为转子永磁体磁链；Bω为摩擦系数；J为转动惯量；Tprop为螺旋桨负载转矩，Ls0为定子绕组的自感平均值，Ms0为相差120°电角度的两绕组互感平均值。
为了实现全电力船舶六相永磁同步电机系统的参数摄动估计和负载扰动抑制，将非线性状态空间模型变换为标称模型与不确定性模型之和的形式：
Figure BDA0002420998630000141
其中，
x＝[ω id1 iq1 i01 id2 iq2 i02]T；
u＝[ud1 uq1 u01 ud2 uq2 u02]T；
Figure BDA0002420998630000142
Figure BDA0002420998630000143
Figure BDA0002420998630000144
Figure BDA0002420998630000145
Figure BDA0002420998630000146
a3＝γ1；a4＝γ2；a5＝γ1Rs；a6＝γ2Rs；a7＝γ3npψf；a8＝γ4；
a9＝γ4Rs；ai＝aiN+Δai；i＝1,......，9；下标"N"表示参数的标称值；符号"Δ"表示参数的摄动值。
定义六相永磁同步电机系统的参数摄动向量θp、负载扰动向量D和参数摄动增益矩阵G分别为：
θp＝[Δa1 Δa2 ... ... ... Δa9]T
D＝[d 0 0 0 0 0 0 0 0]T
Figure BDA0002420998630000151
综上，给出参数摄动项、负载扰动项与系统标称模型分离的全电力船舶六相永磁同步电机系统非线性数学描述方程如下式：
Figure BDA0002420998630000152
本发明提供一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，包括：
步骤1)获取实际电机转速和期望电机转速。
步骤2)根据实际电机转速与期望电机转速计算转速跟踪误差。
步骤3)将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量。
如图2所示，图2中Z-1表示离散采样的一步延迟，Z表示离散采样步数。
步骤3)具体包括：
将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果。
将第一结果输入到小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果。
将第二结果输入到小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果。
将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果。
将第三结果和第四结果输入小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量。
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure BDA0002420998630000161
式中，
Figure BDA0002420998630000162
表示第二结果，
Figure BDA0002420998630000163
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数。
根据如下公式得到第三结果：
Figure BDA0002420998630000164
式中，
Figure BDA0002420998630000165
表示第三结果，
Figure BDA0002420998630000166
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数。
根据如下公式得到第四结果：
Figure BDA0002420998630000167
Figure BDA0002420998630000168
Figure BDA0002420998630000169
式中，
Figure BDA00024209986300001610
表示第四结果，
Figure BDA00024209986300001611
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure BDA00024209986300001612
表示小波及后件层的输入值。
根据如下公式得到参数摄动估计向量(图2中y5即为
Figure BDA00024209986300001613
)：
Figure BDA00024209986300001614
式中，
Figure BDA00024209986300001615
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
步骤4)获取参数摄动实际向量和负载扰动。
步骤5)根据转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据第一李雅普诺夫函数、转速跟踪误差、参数摄动实际向量和负载扰动确定第一系统能量函数。
步骤5)具体包括：
根据如下公式确定第一李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002420998630000171
eω＝ω-ω*
根据如下公式确定第一系统能量函数：
Figure BDA0002420998630000172
eq1＝iq1-iq1*
eq2＝iq2-iq2 *
Figure BDA0002420998630000173
式中，V1表示第一李雅普诺夫函数，eω表示转速跟踪误差，ω表示实际电机转速，ω*表示期望电机转速，H1表示第一系统能量函数，kω表示控制增益参数，γ表示负载扰动对转速跟踪误差的影响衰减系数，a1N表示a1的标称值，
Figure BDA0002420998630000174
np表示电机极对数，J表示转动惯量，ψf表示转子永磁体磁链，eq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差，eq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差，iq1表示第一套定子绕组q轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000175
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，iq2表示第二套定子绕组q轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000176
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，g1表示参数摄动增益矩阵G第一行的转置向量，
Figure BDA0002420998630000177
表示参数摄动的估计误差向量，θp表示参数摄动实际向量，d表示螺旋桨负载扰动。
步骤6)基于第一李雅普诺夫函数和第一系统能量函数，根据参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值。
定子绕组q轴电流参考值包括第一套定子绕组q轴电流参考值和第二套定子绕组q轴电流参考值；
第一套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure BDA0002420998630000181
第二套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure BDA0002420998630000182
其中，
Figure BDA0002420998630000183
k1+k2＝1
式中，
Figure BDA0002420998630000184
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，
Figure BDA0002420998630000185
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，
Figure BDA0002420998630000186
表示两套定子绕组q轴电流总参考值，k1表示第一套定子绕组q轴电流分配系数，k2表示第二套定子绕组q轴电流分配系数，a2N表示a2的标称值，
Figure BDA0002420998630000187
Bω为摩擦系数，
Figure BDA0002420998630000188
表示期望电机转速的导数，
Figure BDA0002420998630000189
t表示时间。
步骤7)获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值。
步骤8)根据定子绕组d轴电流参考值、电机转子旋转电角度值θ和定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值。零序电流参考值如表1所示。
表1 零序电流参考值修正
Figure BDA00024209986300001810
Figure BDA0002420998630000191
步骤9)获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值。
步骤10)根据零序电流实际值和零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据定子绕组d轴电流实际值和定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据定子绕组q轴电流实际值和定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差。
步骤11)根据第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据第二李雅普诺夫函数、转速跟踪误差和负载扰动确定第二系统能量函数。
步骤11)具体包括：
根据如下公式确定第二李雅普诺夫函数：
Figure BDA0002420998630000192
Figure BDA0002420998630000193
Figure BDA0002420998630000194
Figure BDA0002420998630000195
Figure BDA0002420998630000196
Figure BDA0002420998630000197
Figure BDA0002420998630000198
ed1＝id1-id1 *
ed2＝id2-id2 *
e01＝i01-i01 *
e02＝i02-i02 *
式中，V2表示第二李雅普诺夫函数，ed1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差，ed2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差，id1表示第一套定子绕组d轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000199
表示第一套定子绕组d轴电流参考值，id2表示第二套定子绕组d轴电流实际值，
Figure BDA0002420998630000201
表示第二套定子绕组d轴电流参考值，e01表示第一套定子绕组零序电流控制误差，e02表示第二套定子绕组零序电流控制误差，i01表示第一套定子绕组零序电流实际值，
Figure BDA0002420998630000202
表示第一套定子绕组零序电流参考值，i02表示第二套定子绕组零序电流实际值，
Figure BDA0002420998630000203
表示第二套定子绕组零序电流参考值，sd1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sd2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，sq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，s01表示第一套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，s02表示第二套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，λd表示定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面增益，λq表示定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面增益，λ0表示定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面增益，t表示时间。
根据如下公式确定第二系统能量函数：
Figure BDA0002420998630000204
式中，H2表示第二系统能量函数，kd表示第一正常数，kq表示第二正常数，k0表示第三正常数，fN2＝-a5Nid1+a6Nid2+npωiq1，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，
Figure BDA0002420998630000205
L表示电感，Lm表示dq轴互感，a6N表示a6的标称值，a6＝γ2Rs，
Figure BDA0002420998630000206
Rs表示定子电阻，a3N表示a3的标称值，a3＝γ1，ud1表示第一套定子绕组d轴电压，a4N表示a4的标称值，a4＝γ2，ud2表示第二套定子绕组d轴电压，g2表示参数摄动增益矩阵G第二行的转置向量，fN5＝-a5Nid2+a6Nid1+npωiq2，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，g5表示参数摄动增益矩阵G第五行的转置向量，fN3＝-a5Niq1+a6Niq2-npωid1-a7Nω，a7N表示a7的标称值，a7＝γ3npψf，
Figure BDA0002420998630000211
ψf表示转子永磁体磁链，uq1表示第一套定子绕组q轴电压，uq2表示第二套定子绕组q轴电压，g3表示参数摄动增益矩阵G第三行的转置向量，fN6＝-a5Niq2+a6Niq1-npωid2-a7Nω，g6表示参数摄动增益矩阵G第六行的转置向量，fN4＝-a9Ni01，a9N表示a9的标称值，a9＝γ4Rs，
Figure BDA0002420998630000212
Ls0为定子绕组的自感平均值，Ms0为相差120°电角度的两绕组互感平均值，a8N表示a8的标称值，a8＝γ4，u01表示第一套定子绕组零序电压，g4表示参数摄动增益矩阵G第四行的转置向量，fN7＝-a9Ni02，u02表示第二套定子绕组零序电压，g7表示参数摄动增益矩阵G第七行的转置向量。
步骤12)基于第二李雅普诺夫函数和第二系统能量函数，根据参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值。
采用反步递推方法计算得到的电压值为：
Figure BDA0002420998630000213
步骤13)对电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号。
步骤14)将调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
本发明采用两套三相四桥臂拓扑的电压型逆变器得到SVPWM调制信号，为绕组缺相零序电流补偿提供通路。与全桥拓扑相比，三相四桥臂拓扑在三相三桥臂结构的基础上增加一个中线桥臂，桥臂中点通过平波电感与三相负载的中点相连，如图3所示。中线桥臂为不平衡负载情况下的负序、零序电流提供了通路，在结构上就具有带不平衡负载的优越性。当系统正常工作时，第四桥臂不参与工作，只作为冗余备用桥臂存在，电机由三相全桥驱动。当电机驱动系统出现绕组缺相故障时，切除故障相桥臂和绕组并导通第四桥臂，基于零序电流分量补偿原理得到各桥臂电流值。
本发明还提供一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制系统，包括：
第一获取模块，用于获取实际电机转速和期望电机转速。
转速跟踪误差计算模块，用于根据实际电机转速与期望电机转速计算转速跟踪误差。
参数摄动估计向量确定模块，用于将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量。
参数摄动估计向量确定模块，具体包括：
第一结果确定单元，用于将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
第二结果确定单元，用于将第一结果输入到小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
第三结果确定单元，用于将第二结果输入到小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
第四结果确定单元，用于将转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
参数摄动估计向量确定单元，用于将第三结果和第四结果输入小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure BDA0002420998630000221
式中，
Figure BDA0002420998630000222
表示第二结果，
Figure BDA0002420998630000223
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
Figure BDA0002420998630000231
式中，
Figure BDA0002420998630000232
表示第三结果，
Figure BDA0002420998630000233
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
Figure BDA0002420998630000234
Figure BDA0002420998630000235
Figure BDA0002420998630000236
式中，
Figure BDA0002420998630000237
表示第四结果，
Figure BDA0002420998630000238
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure BDA0002420998630000239
表示小波及后件层的输入值。
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
Figure BDA00024209986300002310
式中，
Figure BDA00024209986300002311
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
第二获取模块，用于获取参数摄动实际向量和负载扰动。
第一李雅普诺夫函数和第一系统能量函数确定模块，用于根据转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据第一李雅普诺夫函数、转速跟踪误差、参数摄动实际向量和负载扰动确定第一系统能量函数。
定子绕组q轴电流参考值计算模块，用于基于第一李雅普诺夫函数和第一系统能量函数，根据参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值。
第三获取模块，用于获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值。
零序电流参考值确定模块，用于根据定子绕组d轴电流参考值、电机转子旋转电角度值和定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值。
第四获取模块，用于获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值。
电流控制误差计算模块，用于根据零序电流实际值和零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据定子绕组d轴电流实际值和定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据定子绕组q轴电流实际值和定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差。
第二李雅普诺夫函数和第二系统能量函数确定模块，用于根据第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据第二李雅普诺夫函数、转速跟踪误差和负载扰动确定第二系统能量函数。
电压值计算模块，用于基于第二李雅普诺夫函数和第二系统能量函数，根据参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值。
调制模块，用于对电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号。
缺相容错控制模块，用于将调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，包括：
获取实际电机转速和期望电机转速；
根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；
获取参数摄动实际向量和负载扰动；
根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；
基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；
获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；
根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；
获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；
根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电流实际值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差；
根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数；
基于所述第二李雅普诺夫函数和所述第二系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；所述电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值；
对所述电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号；
将所述调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对所述六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
2.根据权利要求1所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量，具体包括：
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
将所述第一结果输入所述小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
将所述第二结果输入所述小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
将所述第三结果和所述第四结果输入所述小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure FDA0002420998620000021
式中，
Figure FDA0002420998620000022
表示第二结果，
Figure FDA0002420998620000023
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
Figure FDA0002420998620000024
式中，
Figure FDA0002420998620000025
表示第三结果，
Figure FDA0002420998620000026
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
Figure FDA0002420998620000031
Figure FDA0002420998620000032
Figure FDA0002420998620000033
式中，
Figure FDA0002420998620000034
表示第四结果，
Figure FDA0002420998620000035
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure FDA0002420998620000036
表示小波及后件层的输入值；
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
Figure FDA0002420998620000037
式中，
Figure FDA0002420998620000038
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
3.根据权利要求2所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第一李雅普诺夫函数：
Figure FDA0002420998620000039
eω＝ω-ω*
根据如下公式确定第一系统能量函数：
Figure FDA00024209986200000310
eq1＝iq1-iq1 *
eq2＝iq2-iq2 *
Figure FDA00024209986200000311
式中，V1表示第一李雅普诺夫函数，eω表示转速跟踪误差，ω表示实际电机转速，ω*表示期望电机转速，H1表示第一系统能量函数，kω表示控制增益参数，γ表示负载扰动对转速跟踪误差的影响衰减系数，a1N表示a1的标称值，
Figure FDA00024209986200000312
np表示电机极对数，J表示转动惯量，ψf表示转子永磁体磁链，eq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差，eq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差，iq1表示第一套定子绕组q轴电流实际值，
Figure FDA0002420998620000041
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，iq2表示第二套定子绕组q轴电流实际值，
Figure FDA0002420998620000042
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，g1表示参数摄动增益矩阵G第一行的转置向量，
Figure FDA0002420998620000043
表示参数摄动的估计误差向量，θp表示参数摄动实际向量，d表示螺旋桨负载扰动。
4.根据权利要求3所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述定子绕组q轴电流参考值包括第一套定子绕组q轴电流参考值和第二套定子绕组q轴电流参考值；
所述第一套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure FDA0002420998620000044
所述第二套定子绕组q轴电流参考值为：
Figure FDA0002420998620000045
其中，
Figure FDA0002420998620000046
k1+k2＝1
式中，
Figure FDA0002420998620000047
表示第一套定子绕组q轴电流参考值，
Figure FDA0002420998620000048
表示第二套定子绕组q轴电流参考值，
Figure FDA0002420998620000049
表示两套定子绕组q轴电流总参考值，k1表示第一套定子绕组q轴电流分配系数，k2表示第二套定子绕组q轴电流分配系数，a2N表示a2的标称值，
Figure FDA00024209986200000410
Bω为摩擦系数，
Figure FDA00024209986200000411
表示期望电机转速的导数，
Figure FDA00024209986200000412
t表示时间。
5.根据权利要求4所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，所述根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数，具体包括：
根据如下公式确定第二李雅普诺夫函数：
Figure FDA00024209986200000413
Figure FDA00024209986200000414
Figure FDA0002420998620000051
Figure FDA0002420998620000052
Figure FDA0002420998620000053
Figure FDA0002420998620000054
Figure FDA0002420998620000055
ed1＝id1-id1 *
ed2＝id2-id2 *
e01＝i01-i01 *
e02＝i02-i02 *
式中，V2表示第二李雅普诺夫函数，ed1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差，ed2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差，id1表示第一套定子绕组d轴电流实际值，
Figure FDA0002420998620000056
表示第一套定子绕组d轴电流参考值，id2表示第二套定子绕组d轴电流实际值，
Figure FDA0002420998620000057
表示第二套定子绕组d轴电流参考值，e01表示第一套定子绕组零序电流控制误差，e02表示第二套定子绕组零序电流控制误差，i01表示第一套定子绕组零序电流实际值，
Figure FDA0002420998620000058
表示第一套定子绕组零序电流参考值，i02表示第二套定子绕组零序电流实际值，
Figure FDA0002420998620000059
表示第二套定子绕组零序电流参考值，sd1表示第一套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sd2表示第二套定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面，sq1表示第一套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，sq2表示第二套定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面，s01表示第一套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，s02表示第二套定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面，λd表示定子绕组d轴电流控制误差的积分滑模面增益，λq表示定子绕组q轴电流控制误差的积分滑模面增益，λ0表示定子绕组零序电流控制误差的积分滑模面增益，t表示时间；
根据如下公式确定第二系统能量函数：
Figure FDA0002420998620000061
式中，H2表示第二系统能量函数，kd表示第一正常数，kq表示第二正常数，k0表示第三正常数，fN2＝-a5Nid1+a6Nid2+npωiq1，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，
Figure FDA0002420998620000062
L表示电感，Lm表示dq轴互感，a6N表示a6的标称值，a6＝γ2Rs，
Figure FDA0002420998620000063
Rs表示定子电阻，a3N表示a3的标称值，a3＝γ1，ud1表示第一套定子绕组d轴电压，a4N表示a4的标称值，a4＝γ2，ud2表示第二套定子绕组d轴电压，g2表示参数摄动增益矩阵G第二行的转置向量，fN5＝-a5Nid2+a6Nid1+npωiq2，a5N表示a5的标称值，a5＝γ1Rs，g5表示参数摄动增益矩阵G第五行的转置向量，fN3＝-a5Niq1+a6Niq2-npωid1-a7Nω，a7N表示a7的标称值，a7＝γ3npψf，
Figure FDA0002420998620000064
ψf表示转子永磁体磁链，uq1表示第一套定子绕组q轴电压，uq2表示第二套定子绕组q轴电压，g3表示参数摄动增益矩阵G第三行的转置向量，fN6＝-a5Niq2+a6Niq1-npωid2-a7Nω，g6表示参数摄动增益矩阵G第六行的转置向量，fN4＝-a9Ni01，a9N表示a9的标称值，a9＝γ4Rs，
Figure FDA0002420998620000065
Ls0为定子绕组的自感平均值，Ms0为相差120°电角度的两绕组互感平均值，a8N表示a8的标称值，a8＝γ4，u01表示第一套定子绕组零序电压，g4表示参数摄动增益矩阵G第四行的转置向量，fN7＝-a9Ni02，u02表示第二套定子绕组零序电压，g7表示参数摄动增益矩阵G第七行的转置向量。
6.根据权利要求5所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制方法，其特征在于，采用反步递推方法计算得到的电压值为：
Figure FDA0002420998620000071
7.一种六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制系统，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取实际电机转速和期望电机转速；
转速跟踪误差计算模块，用于根据所述实际电机转速与所述期望电机转速计算转速跟踪误差；
参数摄动估计向量确定模块，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入小波模糊神经网络，得到参数摄动估计向量；
第二获取模块，用于获取参数摄动实际向量和负载扰动；
第一李雅普诺夫函数和第一系统能量函数确定模块，用于根据所述转速跟踪误差确定第一李雅普诺夫函数，同时根据所述第一李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差、所述参数摄动实际向量和所述负载扰动确定第一系统能量函数；
定子绕组q轴电流参考值计算模块，用于基于所述第一李雅普诺夫函数和所述第一系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算定子绕组q轴电流参考值；
第三获取模块，用于获取定子绕组d轴电流参考值和电机转子旋转电角度值；
零序电流参考值确定模块，用于根据所述定子绕组d轴电流参考值、所述电机转子旋转电角度值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组缺相故障时的零序电流参考值；
第四获取模块，用于获取零序电流实际值、定子绕组d轴电流实际值和定子绕组q轴电流实际值；
电流控制误差计算模块，用于根据所述零序电流实际值和所述零序电流参考值确定零序电流控制误差，根据所述定子绕组d轴电流实际值和所述定子绕组d轴电流参考值确定定子绕组d轴电流控制误差，根据所述定子绕组q轴电流实际值和所述定子绕组q轴电流参考值确定定子绕组q轴电流控制误差；
第二李雅普诺夫函数和第二系统能量函数确定模块，用于根据所述第一李雅普诺夫函数、零序电流控制误差的积分滑模面、d轴电流控制误差的积分滑模面和q轴电流控制误差的积分滑模面确定第二李雅普诺夫函数，同时根据所述第二李雅普诺夫函数、所述转速跟踪误差和所述负载扰动确定第二系统能量函数；
电压值计算模块，用于基于所述第二李雅普诺夫函数和所述第二系统能量函数，根据所述参数摄动估计向量采用反步递推方法计算电压值；所述电压值包括定子绕组d轴电压值、定子绕组q轴电压值和定子绕组零序电压值；
调制模块，用于对所述电压值进行旋转解耦调制后再进行SVPWM调制，得到调制电压信号；
缺相容错控制模块，用于将所述调制电压信号输入三相四桥臂逆变器对所述六相永磁同步电机进行缺相容错控制。
8.根据权利要求7所述的六相永磁同步电机定子绕组缺相故障容错控制系统，其特征在于，所述参数摄动估计向量确定模块，具体包括：
第一结果确定单元，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的输入层，得到第一结果；
第二结果确定单元，用于将所述第一结果输入所述小波模糊神经网络的隶属函数层，得到第二结果；
第三结果确定单元，用于将所述第二结果输入所述小波模糊神经网络的规则层，得到第三结果；
第四结果确定单元，用于将所述转速跟踪误差和转速跟踪误差的变化率输入所述小波模糊神经网络的小波及后件层，得到第四结果；
参数摄动估计向量确定单元，用于将所述第三结果和所述第四结果输入所述小波模糊神经网络的输出层，得到参数摄动估计向量；
其中，
根据如下公式得到第二结果：
Figure FDA0002420998620000091
式中，
Figure FDA0002420998620000092
表示第二结果，
Figure FDA00024209986200000914
表示第一结果，cij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的均值，i＝1,2，i＝1表示输入变量为转速跟踪误差，i＝2表示输入变量为转速跟踪误差的变化率，bij表示第j个隶属函数节点相对于第i个输入变量的高斯函数的标准差，m表示隶属函数层的总节点数；
根据如下公式得到第三结果：
Figure FDA0002420998620000093
式中，
Figure FDA0002420998620000094
表示第三结果，
Figure FDA0002420998620000095
表示第k条规则相对于第j个隶属函数节点的输出作用强度，n＝m5，n表示每个输入节点存在相同语言变量时的总规则数；
根据如下公式得到第四结果：
Figure FDA0002420998620000096
Figure FDA0002420998620000097
Figure FDA0002420998620000098
式中，
Figure FDA0002420998620000099
表示第四结果，
Figure FDA00024209986200000910
表示第一中间变量，uik表示第二中间变量，μik表示动态信息存储的递归反馈增益，tik表示小波函数相应的平移参数，dik表示小波函数相应的伸缩参数；
Figure FDA00024209986200000911
表示小波及后件层的输入值；
根据如下公式得到参数摄动估计向量：
Figure FDA00024209986200000912
式中，
Figure FDA00024209986200000913
表示参数摄动估计向量，Wkl表示输出层与后件层节点的连接权重，l表示输出层的第l个节点，l取值为1-9的正整数。
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