CN111464072A - 一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法，将位置传感器在转速计算单元作用下得到的速度反馈到速度调节模块，将电流检测传感器得到电机的电流在电机故障检测信号作用下经过电流计算单元得到的电流值反馈到电流调节模块；将参考速度和反馈速度信号在速度比较器的作用下得到速度误差经PI控制器得到电流；然后在电机故障检测信号作用下得到参考电流；将电机电流信号在电机故障检测信号作用下获得电流值；将参考电流和电流在电流比较器的作用下得到电流误差，经滞环控制比较器得到占空比；再经PWM脉冲产生单元得到控制(n+1)相逆变器中开关管的通断脉冲控制信号。本发明保证电机高效稳定运行，提高工业生产效率。

Description

一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法。
背景技术
为了提高工业生产效率，降低能源损耗，提出了多电机的协同工作的构想。由于电机在运行时会出现各种各样的故障，导致工业生产率下降，因而多电机协同的容错控制成为了重要的研究内容。本发明是基于PI控制器、PWM脉冲单元、逆变器等，为了保证电机的安全稳定持续的运行，加快产品生产进度，设计了电机故障时的容错控制方案，该方案能够减少与期望值误差，实现电机的稳定运转，保证工业生产的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法，能够在电机出现故障时不影响工业生产效率。
本发明采用以下技术方案：
一种多直流电机并联容错控制方法，包括以下步骤：
S1、系统初始化，将位置传感器在转速计算单元作用下得到的速度ω1、…、ωn反馈到速度调节模块，将电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元得到的电流值I1、…、In+1反馈到电流调节模块；
S2、将参考速度ω1ref、…、ωnref和步骤S1反馈速度信号ω1、…、ωn在速度比较器的作用下得到速度误差ew1、…、ewn，速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到电流Im1、…、Imn；
S3、将步骤S2得到的电流Im1、…、Imn在电机故障检测信号F作用下经过参考电流计算单元得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；将步骤S1通过电流检测传感器得到的电机电流信号X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元获得电流值I1、…、In+1；
S4、将步骤S3中得到的参考电流I1ref、…、I(n+1)ref和电流I1、…、In+1在电流比较器的作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在滞环控制比较器作用下得到占空比H1、…、Hn+1；
S5、将步骤S4中得到的占空比H1、…、Hn+1经PWM脉冲产生单元得到控制(n+1)相逆变器中的开关管通断脉冲控制信号，驱动电机运转，双向晶闸管在电机故障检测信号F作用下控制晶闸管的通断。
具体的，步骤S1中，当电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn超过规定电流范围时视为对应电机故障，电机故障检测信号F为：
Figure BDA0002479542350000031
其中，M为直流电机。
具体的，步骤S2中，速度误差ew1、…、ewn具体为：
ewi＝wiref-w1
电流Im1、…、Imn具体为：
Imi＝KPewi+KI∫ewidt
其中，i＝1，…，n。
具体的，步骤S3中，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：
Figure BDA0002479542350000032
电流I1、…、In+1具体为：
Figure BDA0002479542350000041
其中，X1、…、Xn是电机电流。
进一步的，当(n-1)个直流电机出现故障时，设电机正常工作为Mi，则参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：
Figure BDA0002479542350000042
电流I1、…、In+1具体为：
Figure BDA0002479542350000043
具体的，步骤S4中，占空比H1、…、Hn+1具体为：
Figure BDA0002479542350000044
其中，i＝1，…，n+1，eIi为电流误差且为滞环比较控制器的输入，Hi为滞环比较控制器的输出，Q表示与上一时刻输出的值相等，δ为滞环比较控制器的阈值。
具体的，步骤S5中，当电机系统健康、一个电机故障，…，(n-2)个故障时，PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure BDA0002479542350000051
Figure BDA0002479542350000052
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断，同时，在电机检测信号F的作用下，相应的双向晶闸管断开。
具体的，步骤S5中，当电机出现(n-1)个故障时，即为单电机Mi工作时，PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure BDA0002479542350000053
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断；同时，在电机检测信号F的作用下，除了双向晶闸管Gi外，其它双向晶闸管均断开。
本发明的另一个技术方案是，一种多直流电机并联容错系统，包括n个PI控制器，n个并联的直流电机上设置位置传感器，位置传感器经转速计算单元与n个PI控制器连接，n个PI控制器经参考电流计算单元、电流调节模块和(n+1)个电流滞环比较控制器后与PWM脉冲产生单元连接，PWM脉冲产生单元经(n+1)相电压源型逆变器与n个并联的直流电机连接；n个并联的直流电机连接经电机故障检测和电流计算单元与电流调节模块连接；
位置传感器测量n个并联的直流电机，经转速计算单元得到对应的电机转速ω1、…、ωn，与参考速度ω1ref、…、ωnref在速度调节模块作用下得到速度误差ew1、…、ewn；
速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到对应的电流Im1、…、Imn，将电流Im1、…、Imn经电机故障检测信号F后在参考电流计算单元作用下得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；
将测量到的电机的电流X1、…、Xn经电机故障检测和电流计算单元，先进行电机故障检测，然后计算得到电流I1、…、In+1；
将电流I1、…、In+1与参考电流I1ref、…、I(n+1)ref在电流调节模块作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在电流滞环比较控制器的作用下得到占空比信号H1、…、Hn+1；
占空比信号H1、…、Hn+1在电机故障检测信号F作用下经过PWM脉冲生产单元得到两路互补的信号，分别控制电压源型逆变器中的每个桥臂上下功率开关管的通断，同时，在电机故障检测信号F作用下能够控制双向晶闸管的通断，熔断器为了防止不可预测的电机故障对电路造成的损害，参考速度ω1ref、…、ωnref的改变能够实现电机四象限运行。
具体的，(n+1)相电压源型逆变器包括(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1、2(n+1)个功率开关管T1、…、T2(n+1)、2(n+1)个熔断器F1、…、F2(n+1)和(n+1)个双向晶闸管；
第一桥臂L1包括熔断器F1-F2和功率开关管T1-T2，熔断器F1依次串联功率开关管T1、功率开关管T2和熔断器F2，功率开关管T1并联有二极管D1，功率开关管T2并联有二极管D2；
第n桥臂Ln包括熔断器F2n-1-F2n和功率开关管T2n-1-T2n，熔断器F2n-1依次串联功率开关管T2n-1、功率开关管T2n和熔断器F2n，功率开关管T2n-1并联有二极管D2n-1，功率开关管T2n并联有二极管D2n；
第(n+1)桥臂Ln+1包括熔断器F2n+1-F2n+2和功率开关管T2n+1-T2n+2，熔断器F2n+1依次串联功率开关管T2n+1、功率开关管T2n+2和熔断器F2n+2，功率开关管T2n+1并联有二极管D2n+1，功率开关管T2n+2并联有二极管D2n+2；
第一桥臂L1中的功率开关管T1与T2的中点为节点a1点；第n桥臂Ln中的功率开关管T2n-1与T2n的中点为节点an点；第(n+1)桥臂Ln+1中的功率开关管T2n+1与T2n+2的中点为节点an+1点；将节点a1、…、an通过双向晶闸管G1、…、Gn与n个电机M1、…、Mn的正极连接，节点an+1通过双向晶闸管Gn+1与n个并联的电机负极连接；(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1并联后与公共直流电源连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种多直流电机并联容错控制方法，采用双闭环负反馈回路，能够减低误差，提高控制精度；采用滞环比较控制器能够实现电机输出响应快、波形平稳，可以进一步提高电机安全可靠的运行；针对不同电机出现故障时，本发明给出相应的控制策略，保证工业生产稳定运行，同时，在电机故障信号检测F的作用下，能够控制双向晶闸管的通断，进一步提高系统的容错控制能力。因此，本发明在尽可能的提高控制精度的基础上，针对不同电机故障情况，给出电机容错控制策略，保证电机高效稳定运行，提高工业生产效率。同时，双向晶闸管能够进一步提高容错能力，熔断器可以避免其它故障对电路造成的影响。
进一步的，电机电流检测传感器测的电流在电机故障检测信号F的作用下进行电流计算得到电流I1、…、In+1，速度误差ew1、…、ewn经过PI控制器得到的电流值Im1、…、Imn在电机故障检测信号F的作用下进行电流计算得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref，电流I1、…、In+1与参考电流I1ref、…、I(n+1)ref经过电流调节模块得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差在电流滞环比较控制器的作用下得到占空比信号H1、…、Hn+1，该占空比在电机故障检测信号F作用下经过PWM脉冲生产单元得到两路互补的信号，分别控制电压源型逆变器中的每个桥臂上下功率开关管的通断，同时，在电机故障检测信号F作用下能够控制双向晶闸管的通断，参考速度ω1ref、…、ωnref的改变能够实现电机四象限运行。同时，能够满足大型工业生产的需求，保证电机稳定运行，提高产品生产的可靠性。
进一步的，步骤S2中的PI控制器能够降低转速误差，提高控制精度。
进一步的，在步骤S3中，当电机出现故障时，电流计算单元与参考电流计算单元能够得到相应的控制策略，保证电机能够正常工作，提高生产效率。
进一步的，在步骤S4中能够减少电流误差，同时，能够得到降低谐波失真率的滞环比较控制器的输入。
进一步的，步骤S5能够得到逆变器开关管的通断的控制信号，同时，当电机出现故障时，断开双向晶闸管的流通，提高容错能力。
一种多直流电机并联容错控制系统，包含n个PI控制器、参考电流计算单元、(n+1)个电流滞环比较控制器、PWM脉冲生产单元、(n+1)相电压源型逆变器、电机故障检测和电流计算单元、n个并联的直流电机、双向晶闸管、永磁同步电机电流检测传感器、位置传感器、直流电源。连接次序为PI控制器、参考电流计算单元、电流滞环控制比较器、PWM脉冲生产单元、(n+1)相电压源型逆变器、n个并联的直流电机，另外将位置传感器通过转速计算单元与速度调节模块相连，永磁同步电机电流检测传感器经过电机故障检测信号和电流计算单元与电流调节模块连接，同时，电机故障检测信号分别于参考电流计算单元和(n+1)相电压源型逆变器中的双向晶闸管相连。
进一步的，通过(n+1)相电压源型逆变器能够实现电机四象限运行，更好的满足实际生产的需求。
综上所述，本发明在尽可能的提高控制精度的基础上，针对不同电机故障情况，给出电机容错控制策略，保证电机高效稳定运行，提高工业生产效率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明中的逆变器示意图；
图2为本发明多直流电机并联系统及容错控制示意图；
图3为本发明多直流电机并联系统及容错控制算法流程图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图2，本发明提供了一种多直流电机并联容错系统，包括n个PI控制器、参考电流计算单元、(n+1)个电流滞环比较控制器、PWM脉冲产生单元、(n+1)相电压源型逆变器、n个并联的直流电机和电机故障检测和电流计算单元。
n个并联的直流电机上设置位置传感器，位置传感器经转速计算单元与n个PI控制器连接，n个PI控制器经参考电流计算单元、电流调节模块和(n+1)个电流滞环比较控制器后与PWM脉冲产生单元连接，PWM脉冲产生单元经(n+1)相电压源型逆变器与n个并联的直流电机连接；n个并联的直流电机连接经电机故障检测和电流计算单元与电流调节模块连接。
位置传感器测量n个并联的直流电机，经转速计算单元得到对应的电机转速ω1、…、ωn，与参考速度ω1ref、…、ωnref在速度调节模块作用下得到速度误差ew1、…、ewn；
速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到对应的电流Im1、…、Imn，将电流Im1、…、Imn经电机故障检测信号F后在参考电流计算单元作用下得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；
将测量到的电机的电流X1、…、Xn经电机故障检测和电流计算单元，先进行电机故障检测，然后计算得到电流I1、…、In+1；
将电流I1、…、In+1与参考电流I1ref、…、I(n+1)ref在电流调节模块作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在电流滞环比较控制器的作用下得到占空比信号H1、…、Hn+1；
占空比信号H1、…、Hn+1在电机故障检测信号F作用下经过PWM脉冲生产单元得到两路互补的信号，分别控制电压源型逆变器中的每个桥臂上下功率开关管的通断，同时，在电机故障检测信号F作用下能够控制双向晶闸管的通断，熔断器为了防止不可预测的电机故障对电路造成的损害，参考速度ω1ref、…、ωnref的改变能够实现电机四象限运行。
请参阅图1，(n+1)相电压源型逆变器包括(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1、2(n+1)个功率开关管T1、…、T2(n+1)、2(n+1)个熔断器F1、…、F2(n+1)和(n+1)个双向晶闸管。
其中，第一桥臂L1包括熔断器F1-F2和功率开关管T1-T2，熔断器F1依次串联功率开关管T1、功率开关管T2和熔断器F2，功率开关管T1并联有二极管D1，功率开关管T2并联有二极管D2；
第n桥臂Ln包括熔断器F2n-1-F2n和功率开关管T2n-1-T2n，熔断器F2n-1依次串联功率开关管T2n-1、功率开关管T2n和熔断器F2n，功率开关管T2n-1并联有二极管D2n-1，功率开关管T2n并联有二极管D2n；
第(n+1)桥臂Ln+1包括熔断器F2n+1-F2n+2和功率开关管T2n+1-T2n+2，熔断器F2n+1依次串联功率开关管T2n+1、功率开关管T2n+2和熔断器F2n+2，功率开关管T2n+1并联有二极管D2n+1，功率开关管T2n+2并联有二极管D2n+2。
第一桥臂L1中的功率开关管T1与T2的中点为节点a1点；
第n桥臂Ln中的功率开关管T2n-1与T2n的中点为节点an点；
第(n+1)桥臂Ln+1中的功率开关管T2n+1与T2n+2的中点为节点an+1点；
将节点a1、…、an通过双向晶闸管G1、…、Gn与n个电机M1、…、Mn的正极连接，节点an+1通过双向晶闸管Gn+1与n个并联的电机负极连接；
(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1并联后与公共直流电源连接。
熔断器在电机电流过大时会断开，因此可有效防止电机的其它故障对电路造成的影响；同时，双向晶闸管在电机故障检测信号F的作用下能够断开，将逆变器与故障电机进行断开，因此能够有效的避免电机故障对整个系统造成的影响。
请参阅图3，本发明一种多直流电机并联容错控制方法，包括以下步骤：
S1、系统初始化，将位置传感器在转速计算单元作用下得到的速度ω1、…、ωn反馈到速度调节模块，将电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元得到的电流值I1、…、In+1反馈到电流调节模块；
当电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn超过规定电流范围时视为电机故障，电机故障检测信号F为：
Figure BDA0002479542350000121
S2、将参考速度ω1ref、…、ωnref和步骤S1反馈速度信号ω1、ω2在速度比较器的作用下得到速度误差ew1、…、ewn，速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到电流Im1、…、Imn；
速度误差ew1、…、ewn具体是：
ewi＝wiref-w1
其中，i＝1，…，n，ω1ref、…、ωnref是参考速度，ω1、…、ωn是反馈速度信号。
电流Im1、…、Imn的具体计算如下：
Imi＝KPewi+KI∫ewidt
其中，i＝1，…，n，KP和KI为控制增益，ew1、…、ewn是速度误差。
S3、将步骤S2得到的电流Im1、…、Imn在电机故障检测信号F作用下经过参考电流计算单元得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；将步骤S1通过电流检测传感器得到的电机电流信号X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元获得电流值I1、…、In+1；
参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000131
其中，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000132
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的。
当多直流电机并联系统出现一个电机故障时，假设该故障电机为Mi，则参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000133
其中，i＝1，…，n，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000141
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的。
当多直流电机并联系统出现两个电机故障时，假设该故障电机为Mi和Mj，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000142
其中，i,j＝1，…，n，且i＞j，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000143
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的。
当多直流电机并联系统出现三个及其以上多个电机故障时，可按上述公式进行类推。
由于单电机工作时比较特殊，因此假设(n-1)个电机出现故障，此时假设电机正常工作为Mi，则参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000151
其中，i＝1，…，n，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000152
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的。
S4、将步骤S3中得到的参考电流I1ref、…、I(n+1)ref和电流I1、…、In+1在电流比较器的作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在滞环控制比较器作用下得到占空比H1、…、Hn+1；
电流误差eI1、…、eI(n+1)具体计算如下：
eIi＝Iiref-Ii
其中，i＝1，…，n+1，I1ref、…、I(n+1)ref是参考电流。
占空比H1、…、Hn+1具体计算如下：
Figure BDA0002479542350000161
其中，i＝1，…，n+1，eIi为电流误差且为滞环比较控制器的输入，Hi为滞环比较控制器的输出，Q表示与上一时刻输出的值相等，δ为滞环比较控制器的阈值。
S5、将步骤S4中得到的占空比H1、…、Hn+1经过PWM脉冲产生单元得到控制(n+1)相逆变器中开关管的通断来驱动电机的运转的脉冲控制信号。同时，双向晶闸管在电机故障检测信号F作用下控制晶闸管的通断，进而决定电机是否运行。
当电机系统健康、一个电机故障，…，(n-2)个故障时，PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure BDA0002479542350000162
Figure BDA0002479542350000163
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断。同时，在电机检测信号F的作用下，相应的双向晶闸管断开。
当电机出现(n-1)个故障时，即为单电机Mi工作时，该PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure BDA0002479542350000164
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断。同时，在电机检测信号F的作用下，除了双向晶闸管Gi外，其它双向晶闸管均断开。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法，能够为具有容错运行能力的航空航天、电动汽车、潜艇全电力推动等做进一步探讨研究。针对不同电机故障，采用相应的容错控制策略，保证电机保持持续平稳运行。
综上所述，本发明一种多直流电机并联容错系统及容错控制方法，在尽可能的提高控制精度的基础上，针对不同电机故障情况，给出电机容错控制策略，保证电机高效稳定运行，提高工业生产效率。同时，双向晶闸管能够进一步提高容错能力，熔断器可以避免其它故障对电路造成的影响。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多直流电机并联容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、系统初始化，将位置传感器在转速计算单元作用下得到的速度ω1、…、ωn反馈到速度调节模块，将电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元得到的电流值I1、…、In+1反馈到电流调节模块；
S2、将参考速度ω1ref、…、ωnref和步骤S1反馈速度信号ω1、…、ωn在速度比较器的作用下得到速度误差ew1、…、ewn，速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到电流Im1、…、Imn；
S3、将步骤S2得到的电流Im1、…、Imn在电机故障检测信号F作用下经过参考电流计算单元得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；将步骤S1通过电流检测传感器得到的电机电流信号X1、…、Xn在电机故障检测信号F作用下经过电流计算单元获得电流值I1、…、In+1；
S4、将步骤S3中得到的参考电流I1ref、…、I(n+1)ref和电流I1、…、In+1在电流比较器的作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在滞环控制比较器作用下得到占空比H1、…、Hn+1；
S5、将步骤S4中得到的占空比H1、…、Hn+1经PWM脉冲产生单元得到控制(n+1)相逆变器中的开关管通断脉冲控制信号，驱动电机运转，双向晶闸管在电机故障检测信号F作用下控制晶闸管的通断。
2.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S1中，当电流检测传感器得到电机的电流X1、…、Xn超过规定电流范围时视为对应电机故障，电机故障检测信号F为：
Figure FDA0002479542340000021
其中，M为直流电机。
3.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S2中，速度误差ew1、…、ewn具体为：
ewi＝wiref-w1
电流Im1、…、Imn具体为：
Imi＝KPewi+KI∫ewidt
其中，i＝1，…，n。
4.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S3中，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：
Figure FDA0002479542340000022
电流I1、…、In+1具体为：
Figure FDA0002479542340000031
其中，X1、…、Xn是电机电流。
5.根据权利要求4所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，
当多直流电机并联系统出现一个电机故障时，假设该故障电机为Mi，则参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure FDA0002479542340000032
其中，i＝1，…，n，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref；
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure FDA0002479542340000033
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的；
当多直流电机并联系统出现两个电机故障时，假设该故障电机为Mi和Mj，参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
Figure FDA0002479542340000041
其中，i,j＝1，…，n，且i＞j，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref；
电流I1、…、In+1具体计算如下：
Figure FDA0002479542340000042
其中，电机电流是X1、…、Xn是通过永磁同步电机电流检测传感器得到的；
当多直流电机并联系统出现三个及其以上多个电机故障时，可按上述公式进行类推；
当(n-1)个直流电机出现故障时，设电机正常工作为Mi，则参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体为：
Figure FDA0002479542340000043
电流I1、…、In+1具体为：
Figure FDA0002479542340000051
6.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S4中，占空比H1、…、Hn+1具体为：
Figure FDA0002479542340000052
其中，i＝1，…，n+1，eIi为电流误差且为滞环比较控制器的输入，Hi为滞环比较控制器的输出，Q表示与上一时刻输出的值相等，δ为滞环比较控制器的阈值。
7.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S5中，当电机系统健康、一个电机故障，…，(n-2)个故障时，PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure FDA0002479542340000053
Figure FDA0002479542340000054
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断，同时，在电机检测信号F的作用下，相应的双向晶闸管断开。
8.根据权利要求1所述的多直流电机并联容错系统及容错控制方法，其特征在于，步骤S5中，当电机出现(n-1)个故障时，即为单电机Mi工作时，PWM脉冲产生单元产生的脉冲信号用以控制逆变器开关管通断，其开关逻辑函数为：
Figure FDA0002479542340000061
其中，i＝1，…，n+1，脉冲控制信号1和0电平用来控制桥臂上下开关管的通断；同时，在电机检测信号F的作用下，除了双向晶闸管Gi外，其它双向晶闸管均断开。
9.一种多直流电机并联容错系统，其特征在于，包括n个PI控制器，n个并联的直流电机上设置位置传感器，位置传感器经转速计算单元与n个PI控制器连接，n个PI控制器经参考电流计算单元、电流调节模块和(n+1)个电流滞环比较控制器后与PWM脉冲产生单元连接，PWM脉冲产生单元经(n+1)相电压源型逆变器与n个并联的直流电机连接；n个并联的直流电机连接经电机故障检测和电流计算单元与电流调节模块连接；
位置传感器测量n个并联的直流电机，经转速计算单元得到对应的电机转速ω1、…、ωn，与参考速度ω1ref、…、ωnref在速度调节模块作用下得到速度误差ew1、…、ewn；
速度误差ew1、…、ewn在PI控制器的作用下得到对应的电流Im1、…、Imn，将电流Im1、…、Imn经电机故障检测信号F后在参考电流计算单元作用下得到参考电流I1ref、…、I(n+1)ref；
将测量到的电机的电流X1、…、Xn经电机故障检测和电流计算单元，先进行电机故障检测，然后计算得到电流I1、…、In+1；
将电流I1、…、In+1与参考电流I1ref、…、I(n+1)ref在电流调节模块作用下得到电流误差eI1、…、eI(n+1)，电流误差eI1、…、eI(n+1)在电流滞环比较控制器的作用下得到占空比信号H1、…、Hn+1；
占空比信号H1、…、Hn+1在电机故障检测信号F作用下经过PWM脉冲生产单元得到两路互补的信号，分别控制电压源型逆变器中的每个桥臂上下功率开关管的通断，同时，在电机故障检测信号F作用下能够控制双向晶闸管的通断，熔断器为了防止不可预测的电机故障对电路造成的损害，参考速度ω1ref、…、ωnref的改变能够实现电机四象限运行。
10.根据权利要求9所述的多直流电机并联容错系统，其特征在于，(n+1)相电压源型逆变器包括(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1、2(n+1)个功率开关管T1、…、T2(n+1)、2(n+1)个熔断器F1、…、F2(n+1)和(n+1)个双向晶闸管；
第一桥臂L1包括熔断器F1-F2和功率开关管T1-T2，熔断器F1依次串联功率开关管T1、功率开关管T2和熔断器F2，功率开关管T1并联有二极管D1，功率开关管T2并联有二极管D2；
第n桥臂Ln包括熔断器F2n-1-F2n和功率开关管T2n-1-T2n，熔断器F2n-1依次串联功率开关管T2n-1、功率开关管T2n和熔断器F2n，功率开关管T2n-1并联有二极管D2n-1，功率开关管T2n并联有二极管D2n；
第(n+1)桥臂Ln+1包括熔断器F2n+1-F2n+2和功率开关管T2n+1-T2n+2，熔断器F2n+1依次串联功率开关管T2n+1、功率开关管T2n+2和熔断器F2n+2，功率开关管T2n+1并联有二极管D2n+1，功率开关管T2n+2并联有二极管D2n+2；
第一桥臂L1中的功率开关管T1与T2的中点为节点a1点；第n桥臂Ln中的功率开关管T2n-1与T2n的中点为节点an点；第(n+1)桥臂Ln+1中的功率开关管T2n+1与T2n+2的中点为节点an+1点；将节点a1、…、an通过双向晶闸管G1、…、Gn与n个电机M1、…、Mn的正极连接，节点an+1通过双向晶闸管Gn+1与n个并联的电机负极连接；(n+1)个桥臂L1、…、Ln+1并联后与公共直流电源连接。
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