CN111740684A - 一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，结合电机转速获得交轴电流参考值，并将交轴电流参考值和预设的直轴电流参考值分配给两个单元电机；结合各单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直轴实际电流，获得各单元电机的交轴电压和直轴电压并进行坐标变换，得到各单元电机两相静止电压；获得各单元电机的各扇区的电压矢量组合并计算对应的作用时间；根据预设的筛选函数，筛选最优电压矢量组合。本发明可实现两单元同相位永磁同步电机驱动系统在发生两相开路故障后对两个单元的独立解耦控制，并使得每个采样周期内的开关频率保持恒定，保证在发生开路故障后仍然具有较好的运行性能，提高了系统带故障运行能力。

Description

一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统及方法

技术领域

本发明涉及永磁同步电机容错控制技术领域，尤其涉及一种两单元同相位 永磁同步电机容错控制系统及方法。

背景技术

相比于传统三相交流调速系统，多相交流调速系统具有以下优势：1)定子 绕组相数增加，降低了每相传递功率，进而降低了功率器件容量，避免了由功 率器件串、并联所带来的均压、均流等问题；2)提高了系统容错运行能力，能 实现故障状态下的容错运行。但相数的增多会导致控制算法复杂，而同相位、 多单元电机除了具有多相电机的优势之外，还有控制算法简单的特点。另一方 面，与异步电机相比，永磁同步电机具有更高的效率和更大的功率密度等。因 此，同相位、多单元永磁同步电机调速系统在大功率输出和高可靠性场合具有 广泛的应用前景。

电机调速系统中的电气故障主要分为逆变器故障和电机本体故障，包括开 路故障、短路故障等不同类型，造成系统不对称，产生周期性转矩脉动，影响 系统运行性能。容错控制的目的是保证电机调速系统在故障情况下仍具有一定 的输出能力，维持系统持续可靠运行。

目前对于同相位、多单元电机的容错控制研究较少，容错方案主要包括：

1)某一单元电机只要发生开路故障，就将该单元电机三相绕组完全切除， 然后进入到容错运行。这种方案实施简单但不能充分利用故障单元电机的剩余 健康相；

2)当电机发生开路故障后，将各单元中线相互连接，利用剩余健康相，基 于磁动势不变原则进行电流重构，然后采取电流滞环控制。这种方案能够利用 电机剩余健康绕组，但控制过程中开关频率不固定，电流的谐波含量较高，控 制性能不理想；

3)当电机发生单相开路故障时，将各单元中线互连，从剩余健康相产生的 空间电压矢量中选取特定矢量，采用空间电压矢量调制的方式即可实现各单元 的独立控制。该控制方法能够保证控制过程中开关频率恒定，显著减少电流的 谐波含量，对电机转矩脉动具有良好的抑制效果。但该方法只适用于单相开路， 对于两相开路的情况无能为力。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种两单元同相位永磁同步 电机容错控制系统。

本发明提出的一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统，包括：电流 传感器、编码器、转速PI控制器、交轴电流分配模块、电流PI控制器、坐标 变换模块、扇区判断及作用时间计算模块和价值函数筛选模块；

编码器用于获取两单元同相位永磁同步电机的实际转速；

转速PI控制器分别连接编码器和交轴电流分配模块，转速PI控制器用于 根据实际转速和预设的转速参考值获得交轴电流参考值；交轴电流分配模块用 于对交轴电流参考值和预设的直流电流参考值进行分配，获得两个单元电机的 交轴参考电流和直轴参考电流；

电流传感器与坐标变换模块连接，电流传感器用于采集两单元同相位永磁 同步电机的两个单元单元电机绕组电流；坐标变换模块用于对两个单元单元电 机绕组电流进行坐标变换，获得两个单元电机的交轴实际电流和直轴实际电流；

电流PI控制器分别连接交轴电流分配模块和坐标变换模块；电流PI控制 器用于结合两个单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直 轴实际电流获得两个单元电机的交轴电压和直轴电压；坐标变换模块还用于通 过反坐标变换，结合两个单元电机的交轴电压和直轴电压获得两个单元电机两 相静止坐标系下的电压；

扇区判断及作用时间计算模块与坐标变换模块连接，用于根据各单元电机 两相静止坐标系下的电压获得对应的多个组合电压矢量作用时间；

价值函数筛选模块与扇区判断及作用时间计算模块连接，用于筛选最优的 电压矢量组合。

优选的，还包括占空比计算模块和逆变器；占空比计算模块分别连接价值 函数筛选模块和逆变器，占空比计算模块用于计算各电压矢量的占空比，逆变 器用于获得各电压矢量的占空比并发送到两单元同相位永磁同步电机。

一种两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，适用于两相开路故障，该 方法包括以下步骤：

S1、结合电机转速获得交轴电流参考值，并将交轴电流参考值和预设的直 轴电流参考值分配给两个单元电机；

S2、结合各单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直 轴实际电流，获得各单元电机的交轴电压和直轴电压并进行坐标变换，得到各 单元电机两相静止电压；

S3、获得各单元电机的各扇区的电压矢量组合并计算对应的作用时间；

S4、根据预设的筛选函数，筛选最优电压矢量组合。

优选的，还包括步骤S5：计算各电压矢量的占空比，经逆变器作用，输出 最优电压矢量组合给两相开路故障状态下的两单元同相位永磁同步电机。

优选的，步骤S1中，直轴电流参考值为

优选的，步骤S1中，计算分配给各单元电机的交轴参考电流i_q1 ^*、i_q2 ^*的方 式为：

其中，i_q1 ^*为单元电机1的交轴参考电流，i_q2 ^*为单元电机2的 交轴参考电流。

优选的，步骤S2中，首先通过对检测获得的各单元电机绕组电流进行Clark 变换和Park变换，获得单元电机1的交轴实际电流i_q1和直轴实际电流i_d1，以 及单元电机2的交轴实际电流i_q2和直轴实际电流i_d2；

坐标变换模型为：

其中，i_b1、i_c1为单元电机1的两相绕组电流，i_b2、i_c2为单元电机2的两相绕 组电流。

优选的，步骤S2中，对直轴电压u_d1、u_d2和交轴电压u_q1、u_q2进行反Park 变换的模型为：

其中，θ_e为直轴和alfa轴之间的夹角。

优选的，步骤S3中，各单元电机的各扇区的电压矢量组合根据以下公式模 型获得：

其中，u_d1为单元电机1的直轴电压，u_q1为单元电机1的交轴电压；u_d2为 单元电机2的直轴电压，u_q2为单元电机2的交轴电压；

u_{d1_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v21}为平面2内某一矢量组中第 一个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影；

u_{q1_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v21}为平面2内某一矢量组中第 一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在q₁轴上的投影；

u_{d2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v21}为平面2内某一矢量组中第 一个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在d₂轴上的投影；

_{q2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v12}为平面1 内某一矢量组中第二个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v21}为平面2内某一矢量组中第 一个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在q₂轴上的投影；

T₁₁为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量的作用时间，T₁₂为平面1内某一矢 量组中第二个非零矢量的作用时间，T₂₁为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量的 作用时间，T₂₂为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量的作用时间。

平面1为单元电机1的两相静止坐标平面，d₁轴为单元电机1的直轴，q₁轴为 单元电机1的交轴；平面2为单元电机2的两相静止坐标平面，d₂轴为单元电机2 的直轴，q₂轴为单元电机2的交轴。

优选的，步骤S4中，筛选函数为：

其中，i_d1(k+1)、i_q1(k+1)分别为单元电机1的两相静止坐标平面上的直轴电 流预测值和交轴电流预测值；i_d2(k+1)、i_q2(k+1)分别为单元电机2的两相静止坐 标平面上的直轴电流预测值和交轴电流预测值；i_d1(k)、i_q1(k)分别为单元电机1 的两相静止坐标平面上的直轴电流采样值和交轴电流采样值，i_d2(k)、i_q2(k)分别 为单元电机2的两相静止坐标平面上的直轴电流采样值和交轴电流采样值，T_s为采 样周期。

本发明一种两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，可实现两单元同相 位永磁同步电机驱动系统在发生两相(位于不同相)开路故障后对两个单元的 独立解耦控制，并使得每个采样周期内的开关频率保持恒定。

本发明一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统及方法，是基于模型 预测控制与空间矢量调制的容错控制系统及方法，该方法能保证两单元同相位 永磁同步电机驱动系统在发生两相(位于不同相)开路故障后仍然具有较好的 运行性能，提高了系统带故障运行能力。

附图说明

图1是本发明提供的两单元同相位永磁同步电机容错控制系统示意图；

图2是本发明提供的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法流程图；

图3为实施例1中空间电压矢量在α1-β1平面上的扇区分布情况示意图；

图4为实施例1中空间电压矢量在α2-β2平面上的扇区分布情况示意图；

图5为实施例1中简化矢量后α1-β1平面上的扇区划分示意图；

图6为实施例1中简化矢量后α2-β2平面上的扇区划分示意图。

具体实施方式

本文所述的“两单元同相位”，指的是两个单元电机之间没有相位差；

本文所述的“两相(位于不同相)开路故障”中的“不同相”，指的是，两 个单元电机发生故障的相不同；

本发明提出的一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统和方法，除了 单元电机1的A相和单元电机2的A相、单元电机1的B相和单元电机2的B 相；单元电机1的C相和单元电机2的C相这三种两相故障情况以外的两相断 路故障均适用。

参照图1，本发明提出的一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统，包 括：电流传感器、编码器、转速PI控制器、交轴电流分配模块、电流PI控制 器、坐标变换模块、扇区判断及作用时间计算模块和价值函数筛选模块。

编码器用于获取两单元同相位永磁同步电机的实际转速。

转速PI控制器分别连接编码器和交轴电流分配模块，转速PI控制器用于 根据实际转速和预设的转速参考值获得交轴电流参考值。交轴电流分配模块用 于对交轴电流参考值和预设的直流电流参考值进行分配，获得两个单元电机的 交轴参考电流和直轴参考电流。

电流传感器与坐标变换模块连接，电流传感器用于采集两单元同相位永磁 同步电机的两个单元单元电机绕组电流；坐标变换模块用于对两个单元单元电 机绕组电流进行坐标变换，获得两个单元电机的交轴实际电流和直轴实际电流。

电流PI控制器分别连接交轴电流分配模块和坐标变换模块。电流PI控制 器用于结合两个单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直 轴实际电流获得两个单元电机的交轴电压和直轴电压；坐标变换模块还用于通 过反坐标变换，结合两个单元电机的交轴电压和直轴电压获得两个单元电机两 相静止坐标系下的电压。

扇区判断及作用时间计算模块与坐标变换模块连接，用于根据各单元电机 两相静止坐标系下的电压获得对应的多个组合电压矢量作用时间；

价值函数筛选模块与扇区判断及作用时间计算模块连接，用于筛选最优的 电压矢量组合。

该系统还包括占空比计算模块和逆变器。占空比计算模块分别连接价值函 数筛选模块和逆变器，占空比计算模块用于计算各电压矢量的占空比，逆变器 用于获得各电压矢量的占空比并发送到两单元同相位永磁同步电机。

参照图2，本发明还提出了一种两单元同相位永磁同步电机容错控制方法， 适用于两相开路故障，该方法包括以下步骤。

S1、结合电机转速获得交轴电流参考值i_q ^*，并将交轴电流参考值i_q ^*和预设 的直轴电流参考值

分配给两个单元电机。具体的，直轴电流参考值为

本步骤S1中，结合电机转速获得交轴电流参考值i_q ^*的具体方式为：检测电 机实际转速n，获得转速参考值n^*与实际转速n的差值e_n并输入转速PI控制器 计算交轴电流参考值i_q ^*。具体的，交轴电流参考值i_q ^*的计算参考以下公式(1)。

其中，K_P和K_I分别为转速PI控制器的比例增益和积分增益。

本实施方式提供的控制方法对应的是两单元同相位永磁电机的两相开路故 障，单元电机1的A相和单元电机2的B相开路后，两个故障单元剩余健康相 的数量相同，为使系统铜耗最小，则设置公式(2)表示的约束。

其中，i_b1、i_c1为故障的单元电机1的剩余健康相电流，i_a2、i_c2为故障的单 元电机2的剩余健康相电流，R为定子每相绕组电阻。

由公式(2)可解：i_b1＝i_c1＝i_a2＝i_c2，因此交轴电流参考值i_q1 ^*和

i_q2 ^*根据公式(3)进行电流分配：

其中，i_q1 ^*为故障的单元电机1的交轴参考电流，i_q2 ^*为故障的单元电机2的 交轴参考电流。两个单元的直轴电流参考值均为0，即i_d1 ^*＝i_d2 ^*＝0。

S2、结合各单元电机的交轴参考电流i_q ^*、直轴参考电流

交轴实际电流 i_q和直轴实际电流i_d，获得各单元电机的交轴电压和直轴电压并进行坐标变换， 得到各单元电机两相静止电压。

具体的，本步骤中，通过对检测获得的各单元电机绕组电流先后进行Clark 变换和Park变换获得四相电流，即单元电机1的交轴实际电流i_q1和直轴实际电 流i_d1，以及单元电机2的交轴实际电流i_q2和直轴实际电流i_d2。具体的，计算公 式如下：

其中，i_b1、i_c1为单元电机1的两相绕组电流，i_b2、i_c2为单元电机2的两相绕 组电流。

然后，将各单元单机的直轴电流参考值i_d1 ^*、i_d2 ^*和交轴电流参考值i_q1 ^*、i_q2 ^*与各单元直轴电流实际值i_d1、i_d2和交轴电流实际值i_q1、i_q2进行比较，获得差值 e_nd1、e_nq1、e_nd2、e_nq2输入电流PI控制器，根据公式(5)获得各单元直轴电压u_d1、 u_d2和交轴电压u_q1、u_q2。

具体的，

再根据坐标变换，获得各单元电机α、β轴电压u_α1、u_β1、u_α2、u_β2：具体 的变换过程如公式(6)所示。

S3、获得各单元电机的各扇区的电压矢量组合并计算对应的作用时间。具体的，本步骤中，首先对单元电机各扇区内的电压矢量进行分组，使得每组电压矢量 均包含该扇区的边界矢量，再按照平均值等效原理对各组电压矢量的作用时间 进行计算。

本步骤S3中计算得到的各电压矢量以及作用时间结合以下公式(7)，可以 得到各平面d、q轴电压：平面为两相静止坐标平面，即alfa-beta平面。

式中u_{d1_v11}为平面1(单元电机1的两相静止坐标平面，即alfa-beta平面)内 某一矢量组中第一个非零矢量在d₁轴(单元电机1的直轴)上的投影，u_{d1_v12}为平面 1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v21}为平面2(单元电机2的两 相静止坐标平面，即alfa-beta平面)内某一矢量组中第一个非零矢量在d₁轴上的投 影，u_{d1_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影；

u_{q1_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在q₁轴(单元电机1的交轴)上的投影，u_{q1_v21}为平 面2内某一矢量组中第一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v22}为平面2内某一矢量组 中第二个非零矢量在q₁轴上的投影；

u_{d2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在d₂轴(单元电机2的直轴)上 的投影，u_{d2_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v21}为平 面2内某一矢量组中第一个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v22}为平面2内某一矢量组 中第二个非零矢量在d₂轴上的投影；

_{q2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₂轴(单元电机2的交轴)上的 投影，u_{q2_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v21}为平面 2内某一矢量组中第一个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v22}为平面2内某一矢量组中 第二个非零矢量在q₂轴上的投影；

T₁₁为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量的作用时间，T₁₂为平面1内某一矢 量组中第二个非零矢量的作用时间，T₂₁为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量的 作用时间，T₂₂为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量的作用时间。

S4、根据预设的筛选函数，筛选最优电压矢量组合。

具体的，本步骤中，首先设置如以下公式(8)所述的电机离散模型：

式中i_d1(k+1)、i_q1(k+1)、i_d2(k+1)、i_q2(k+1)分别为两个平面d、q轴电流预 测值，i_d1(k)、i_q1(k)、i_d2(k)、i_q2(k)为两个平面d、q轴电流采样值，T_s为采样 周期。

利用各平面d、q轴(即直轴和交轴)电压以及公式(8)可以得到两个平面 电流的预测值，再根据公式(9)，即可筛选出使公式(9)取得最小值时两个平面 的矢量组。

S5、计算各电压矢量的占空比，经逆变器作用，输出最优电压矢量组合给 两相开路故障状态下的两单元同相位永磁同步电机。

具体的，步骤S4中已经筛选出最优电压矢量组合，电压矢量组合内各电压 矢量的作用时间与采样周期的比值即为各矢量的占空比，各矢量占空比与对应 矢量的开关状态相乘后求和并加上零矢量占空比的一半，即可得到两套逆变器 所需要的触发脉冲信号；

将此信号输送至逆变器，逆变器输出最优电压至两相(位于不同相)开路 故障下的两单元同相位永磁同步电机。

以下结合具体的实施例对上述方法的步骤S3中，单元电机扇区电压矢量组 合的作用时间的计算进行说明。

本实施例中，以单元电机1的A1相绕组和单元2的B2相绕组发生开路故 障为例。将两个单元电机的中线相互连接，此时各健康相电压为：

式中，U_dc为直流母线电压；U_xo(x＝B1,C1,A2,C2)为逆变器输出端与直流母线 中点之间的电压；U_on为直流母线中点与电机中性点之间的电压；S_x(x＝B1,C1,A2,C2) 为每个桥臂开关函数，当上桥臂导通时，S_k＝1；当下桥臂导通时，S_k＝0。

故障相电压用该相的反电势表示，即U_A1＝U_A1，U_B2＝U_B2。

利用双Clark变换，将电压变换到α、β轴上并忽略零序分量，可得：

由于U_A1+U_B1+U_C1+U_A2+U_B2+U_C2＝0，结合式(11)，可得式(12)：

将公式(12)带入公式(11)可得：

由式(13)可以看出，A1相和B2相的反电势将会影响α1-β1平面的α轴电压 分量以及α2-β2平面的α轴和β轴分量，为使α1、β1、α2、β2轴电压分 量与A1相和B2相反电势无关，需对α1-β1平面和α2-β2平面的电压分量进行 补偿，补偿后各平面α、β轴电压分量如式(14)所示：

当A1相和B2相绕组发生开路故障时，剩余四相健康相可以产生16个空间 电压矢量，这16个矢量可以由以下16组开关状态表示：0000,1000,0100,1100, 0010,1010,0110,1110,0001,1001,0101,1101,0011,1011,0111,1111； 其中，“1”表示上桥臂开通下桥臂关断，“0”表示下桥臂开通上桥臂关断，0000 和1111两组产生零电压矢量，其他14组产生非零电压矢量；上述开关状态在 α₁、β₁空间和α₂、β₂空间产生的基本电压矢量分别如表1和表2所示，表中 U_dc为母线电压；

表1 α1-β1空间基本电压矢量表

表2 α2-β2空间基本电压矢量表

这16个空间电压矢量在α₁、β₁平面和α₂、β₂平面内的分布如图3图4 所示：

进一步观察图3图4可以发现，空间电压矢量在α2-β2平面中的分布相比于 α1-β1平面有一个角度的差别，但各矢量之间的相对角度以及大小都没有发生变 化，因此在α2-β2平面中规定沿12号矢量的方向为α2轴，将α2轴逆时针旋转 90度即可得到β2轴，则α2-β2平面的扇区判断算法将与α1-β1平面相同，由 此可简化控制算法。

经过坐标轴变化后，可以发现5、9、6、10号矢量虽对两个平面都有影响， 但均只影响β轴电压分量，即这四个矢量对两个平面的影响程度是一样的，为 了进一步简化控制算法，将这四个矢量剔除掉，并进行扇区划分，得到的结果 如图5图6所示：

以α1-β1平面为例，该平面被1号矢量、13号矢量以及12号矢量所在的直 线划分成了六个扇区，描述边界矢量所在直线的函数如式(15)所示：

令f1＝U_β1，f2＝U_β1-2.8865U_α1，f3＝U_β1+2.8874U_α1，同时设置三个常数D，E，F， 且当f1>0时，D＝1，否则D＝0；当f2>0时，E＝1，否则E＝0；当f3>0时，F＝1，否 则F＝0。设置扇区选择变量S1，并令S1＝D+2*E+4*F，即可得到α1-β1平面内扇区 判断结果与S1数值之间的关系如表3所示：

表3扇区判断结果

在对各基本电压矢量作用时间进行计算时，要考虑各基本电压矢量的相位和 幅值，定义目标矢量所在扇区的右边界矢量方向为α_{1_1}轴，逆时针旋转90°方向为 β_{1_1}轴，利用α_{1_1}轴的角度可将U_α1和U_β1变换到α_{1_1}轴和β_{1_1}轴上，计算式如式(16) 所示，之后通过式(17)可以得到目标矢量所在扇区边界矢量的大小，再通过式(18) 即可得到各基本电压矢量的作用时间。

17式中，θ(α_{1_1})为α_{1_1}轴相对α₁轴的角度，θ(S₁)为各扇区的角度，U_1m和U_2m分别为目标矢量所在扇区右边界矢量和左边界矢量的幅值。

按照上述计算过程，定义T₁₁、T₁₂、T₂₁、T₂₂分别为平面1右边界矢量作用时间、 平面1左边界矢量作用时间、平面2右边界矢量作用时间以及平面2左边界矢量作 用时间，若T₁₁+T₁₂+T₂₁+T₂₂>T_s，则定义T_sum＝T₁₁+T₁₂+T₂₁+T₂₂，并按照式(19)进行过调制处 理。

以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明 的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两单元同相位永磁同步电机容错控制系统，其特征在于，包括：电流传感器、编码器、转速PI控制器、交轴电流分配模块、电流PI控制器、坐标变换模块、扇区判断及作用时间计算模块和价值函数筛选模块；

编码器用于获取两单元同相位永磁同步电机的实际转速；

转速PI控制器分别连接编码器和交轴电流分配模块，转速PI控制器用于根据实际转速和预设的转速参考值获得交轴电流参考值；交轴电流分配模块用于对交轴电流参考值和预设的直流电流参考值进行分配，获得两个单元电机的交轴参考电流和直轴参考电流；

电流传感器与坐标变换模块连接，电流传感器用于采集两单元同相位永磁同步电机的两个单元单元电机绕组电流；坐标变换模块用于对两个单元单元电机绕组电流进行坐标变换，获得两个单元电机的交轴实际电流和直轴实际电流；

电流PI控制器分别连接交轴电流分配模块和坐标变换模块；电流PI控制器用于结合两个单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直轴实际电流获得两个单元电机的交轴电压和直轴电压；坐标变换模块还用于通过反坐标变换，结合两个单元电机的交轴电压和直轴电压获得两个单元电机两相静止坐标系下的电压；

扇区判断及作用时间计算模块与坐标变换模块连接，用于根据各单元电机两相静止坐标系下的电压获得对应的多个组合电压矢量作用时间；

价值函数筛选模块与扇区判断及作用时间计算模块连接，用于筛选最优的电压矢量组合。

2.如权利要求1所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制系统，其特征在于，还包括占空比计算模块和逆变器；占空比计算模块分别连接价值函数筛选模块和逆变器，占空比计算模块用于计算各电压矢量的占空比，逆变器用于获得各电压矢量的占空比并发送到两单元同相位永磁同步电机。

3.一种两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，适用于两相开路故障，该方法包括以下步骤：

S1、结合电机转速获得交轴电流参考值，并将交轴电流参考值和预设的直轴电流参考值分配给两个单元电机；

S2、结合各单元电机的交轴参考电流、直轴参考电流、交轴实际电流和直轴实际电流，获得各单元电机的交轴电压和直轴电压并进行坐标变换，得到各单元电机两相静止电压；

S3、获得各单元电机的各扇区的电压矢量组合并计算对应的作用时间；

S4、根据预设的筛选函数，筛选最优电压矢量组合。

4.如权利要求3所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，还包括步骤S5：计算各电压矢量的占空比，经逆变器作用，输出最优电压矢量组合给两相开路故障状态下的两单元同相位永磁同步电机。

5.如权利要求3所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S1中，直轴电流参考值为

6.如权利要求5所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S1中，计算分配给各单元电机的交轴参考电流i_q1 ^*、i_q2 ^*的方式为：

其中，i_q1 ^*为单元电机1的交轴参考电流，i_q2 ^*为单元电机2的交轴参考电流。

7.如权利要求3所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S2中，首先通过对检测获得的各单元电机绕组电流进行Clark变换和Park变换，获得单元电机1的交轴实际电流i_q1和直轴实际电流i_d1，以及单元电机2的交轴实际电流i_q2和直轴实际电流i_d2；

坐标变换模型为：

其中，i_b1、i_c1为单元电机1的两相绕组电流，i_b2、i_c2为单元电机2的两相绕组电流。

8.如权利要求7所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S2中，对直轴电压u_d1、u_d2和交轴电压u_q1、u_q2进行反Park变换的模型为：

其中，θ_e为直轴和alfa轴之间的夹角。

9.如权利要求3所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S3中，各单元电机的各扇区的电压矢量组合根据以下公式模型获得：

其中，u_d1为单元电机1的直轴电压，u_q1为单元电机1的交轴电压；u_d2为单元电机2的直轴电压，u_q2为单元电机2的交轴电压；

u_{d1_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v21}为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量在d₁轴上的投影，u_{d1_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在d₁轴上的投影；

u_{q1_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v21}为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量在q₁轴上的投影，u_{q1_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在q₁轴上的投影；

u_{d2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v21}为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量在d₂轴上的投影，u_{d2_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在d₂轴上的投影；

_{q2_v11}为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v12}为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v21}为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量在q₂轴上的投影，u_{q2_v22}为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量在q₂轴上的投影；

T₁₁为平面1内某一矢量组中第一个非零矢量的作用时间，T₁₂为平面1内某一矢量组中第二个非零矢量的作用时间，T₂₁为平面2内某一矢量组中第一个非零矢量的作用时间，T₂₂为平面2内某一矢量组中第二个非零矢量的作用时间。

平面1为单元电机1的两相静止坐标平面，d₁轴为单元电机1的直轴，q₁轴为单元电机1的交轴；平面2为单元电机2的两相静止坐标平面，d₂轴为单元电机2的直轴，q₂轴为单元电机2的交轴。

10.如权利要求3至9任一项所述的两单元同相位永磁同步电机容错控制方法，其特征在于，步骤S4中，筛选函数为：

其中，i_d1(k+1)、i_q1(k+1)分别为单元电机1的两相静止坐标平面上的直轴电流预测值和交轴电流预测值；i_d2(k+1)、i_q2(k+1)分别为单元电机2的两相静止坐标平面上的直轴电流预测值和交轴电流预测值；i_d1(k)、i_q1(k)分别为单元电机1的两相静止坐标平面上的直轴电流采样值和交轴电流采样值，i_d2(k)、i_q2(k)分别为单元电机2的两相静止坐标平面上的直轴电流采样值和交轴电流采样值，T_s为采样周期。

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