CN115411852A - 一种三相永磁容错电机及其容错控制系统 - Google Patents

一种三相永磁容错电机及其容错控制系统 Download PDF

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CN115411852A CN202211189925.6A CN202211189925A CN115411852A CN 115411852 A CN115411852 A CN 115411852A CN 202211189925 A CN202211189925 A CN 202211189925A CN 115411852 A CN115411852 A CN 115411852A
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周璟瑜
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Abstract

本发明公开了一种三相永磁容错电机及其容错控制系统，电机采取12槽10极配合结构，转子为表贴式永磁体结构，并采取2段式分段斜极进行优化，外侧设置以环形顺序分布在垂直转子铁芯轴线上的离心式永磁体；定子轭部两侧沿定子铁芯延伸形成定子齿，相邻定子齿之间为半开口结构的定子槽，槽内设置单层分数槽的定子绕组，定子槽与定子齿引导线圈隔齿绕制；系统通过故障诊断模块与容错控制模块进行单相故障诊断与容错控制。本发明实现了电机的高容错性能，能够满足高效率和高可靠性的要求，同时有效抑制了转矩脉动和空载反电动势畸变；还能够快速诊断单相故障，及时采取容错控制，保证电机及其容错控制系统的工作可靠性。

Description

一种三相永磁容错电机及其容错控制系统
技术领域
本发明涉及永磁容错电机技术领域，特别涉及一种三相永磁容错电机及其容错控制系统。
背景技术
随着国家对能源以及环境的日益重视，新能源汽车在我国得到了大力推广。与其他电机相比，永磁同步电机具有更高的效率，更高的功率密度和更高的控制精度，使其成为了新能源汽车动力驱动系统的核心部件。从已有研究来看，高性能的永磁电机本体设计及其驱动控制系统的研究在新能源汽车领域是至关重要的。
永磁同步电机及其控制系统作为新能源汽车电力推进系统的重要组成部分，若发生故障便会导致电机的不对称运行，转矩脉动增大，产生较大的噪声，从而影响系统的工作性能，甚至不能工作，严重危害系统安全。因此，为了提高电力驱动系统的可靠性，要求永磁电机具有一定的容错能力。一般情况下，电机及其控制系统的故障主要包括电机本体的绕组开路、匝间短路和相间开路，以及功率变换电路的单相短路与开路故障。因此，可以从电机结构和电机控制系统两方面进行容错设计。
中国专利公开号CN106257802A，公开时间为2016.12.28，发明名称为一种容错电机拓扑结构，该容错电机每相可看成一个独立的通道，同时各个通道之间相互冗余备份，使该容错电机能够与驱动控制拓扑结构紧密结合，不仅实现了电气隔离，还能够在发生故障时，通过增加其它三相绕组电流提高非故障相绕组的转矩输出能力，从而弥补发生故障那套三相绕组的输出缺失，提高整个系统的可靠性；但是此发明电机结构复杂，转矩密度较低以及电机控制冗余度不高的问题需要进一步优化。除此之外，现有技术通过增加容错齿和提高电机相数来提高电机容错性能的方法也存在一些不足：1.增加额外的容错齿会改变定子齿槽结构导致定子槽面积减小，转矩性能变差，也会增加额外的加工成本；2.提高电机相数，如采用五相、七相或双三相结构，虽然可以保证故障后电机继续运行，但绕组间仍然有耦合，不能完全实现电气隔离。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提出了一种三相永磁容错电机及其容错控制系统，使其能够满足物理隔离、热隔离、磁隔离、电气隔离和抑制短路电流的能力，减小电机的转矩脉动，提高电机的输出转矩和效率等性能，还能与驱动控制拓扑结构进行有机结合，对系统的单相开路和短路故障进行容错控制，保证电机及其控制系统的工作可靠性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种三相永磁容错电机，电机采取12槽10极配合结构，包括转子结构和定子结构两部分；
所述转子结构为表贴式永磁体结构，并采取2段式分段斜极进行优化，斜极角度为3°，转子铁芯由多层彼此绝缘的冷轧硅钢片沿轴向叠压而成，离心式永磁体安置在转子铁芯外表面，极性交替设置，相邻的离心式永磁体极性相反，充磁方向为平行充磁且以NSNS环形交错排序逆时针分布在垂直转子铁芯的中心轴线上；
所述定子结构包括定子槽、定子齿和定子绕组，定子齿为等齿平行结构，相邻两个定子齿之间为在定子铁芯内表面沿轴向均匀设置的定子槽，并采用绝缘纸进行槽绝缘，在定子齿和定子槽之间顺时针依次布置各相线圈构成单层分数槽集中式定子绕组，嵌装定子绕组的定子槽用槽楔封堵；定子铁芯设置在转子铁芯外侧，与转子铁芯同轴安装，两者之间设置有0.5mm的气隙。
优选的，所述定子槽与定子齿呈外圆同心结构，单个定子槽两侧边角度为30°，相邻两个定子槽间的定子齿引导铜线圈在定子槽上隔齿交替绕制构成定子绕组，定子绕组在定子铁芯周围空间按相位定向分布，形成三相电机的电磁场矢量。
优选的，所述定子铁芯绕圆周展开为12个定子槽，12个定子齿，相邻的定子齿和定子槽之间只有一相绕组的线圈，每齿线圈匝数为15，每组线圈由10股铜线并绕连接，以每极每相槽数作为最小单元将12组线圈嵌入到定子槽中，每相对应的两个极相组反向串联作为一相的绕组，三相的线圈组相互隔离，为各相定子绕组提供各自的磁场回路。
优选的，所述定子绕组以槽极配合的最简式作为基本单元划分为两条相带，每条相带按槽等分为A、B、C三相的短距相带，根据极性将两条相带上的A、B、C三相分别跨接线形成两条支路，每条支路对应的相绕组在空间上相差180°，将两条支路依次串联，最后将三相绕组的线圈末端连接在公共点构成星形接法。
优选的，所述分段斜极的转子在轴向上被分成两段长度相同的转子段，转子段上的磁极在圆周方向上的极弧角度和厚度均相同，上下叠装的两段转子磁极逆时针错开3°的机械角度，通过定位孔将分段斜极的转子进行固定和连接。
优选的，所述离心式永磁体沿转子铁芯外表面对称分布，每极沿周向错开36°，相邻两磁极的极性相反，每个磁极的磁化方向角度为30°，离心式永磁体两侧周向均匀分布等间隔的气隙，磁力线穿过定子铁芯、转子铁芯、气隙和相邻磁极一周形成闭合回路。
优选的，所述电机的主要尺寸为：定子外径120mm，定子内径66mm，转子外径57mm，转子内径45mm，转子与定子之间为0.5mm的径向气隙，离心式永磁体磁极最大厚度为4mm。
一种三相永磁容错电机的容错控制系统，容错控制系统包括：一台三相永磁容错电机，一套三相逆变器，一套速度PI控制器，两套电流PI控制器，一个双向晶闸管TR，一个独立电驱动用直流电源，一个故障诊断模块、容错控制模块、高频信号注入模块、高频响应信号提取模块、电流传感和位置传感器。
优选的，所述故障诊断模块的具体诊断过程如下：
S1、向电枢绕组的d轴注入频率为1kHz的高频方波电流信号，得到q轴高频电压响应uqh为：
Figure BDA0003868865800000031
其中，ω为转速,ψfd为磁链，Lq1为q轴主自感，L1为漏感；
S2、对于提取得到的q轴高频电压响应uqh，计算出高频响应信号的平均绝对值<|uqh|>，表示为：
Figure BDA0003868865800000032
其中，T1和T2为单位采样周期的起始和终止时间；
S3、将高频响应信号平均绝对值代入故障诊断模块，三相永磁容错电机故障诊断准则为：
Figure BDA0003868865800000033
Figure BDA0003868865800000034
其中，mz为q轴高频电压响应信号在正常状态下的平均绝对值，M为故障仿真中的调节参数，F1为检测阈值，t0为电机正常启动时间；
S4、根据F的值判断是否发生故障，F＝0时代表系统正常运行，F＝1时代表三相永磁容错电机系统发生单相开路/短路故障。
优选的，所述容错控制模块采用id＝0的矢量控制策略对三相永磁容错电机进行控制，当系统判断发生单相故障时，将启动容错策略，封锁故障相PWM信号，接通双向晶闸管，对剩余健康相进行调幅调相处理，实现三相永磁容错电机的容错运行。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用12槽10极配合结构能有效增大电机的基波绕组系数，提高电机的平均输出转矩，还能削弱电机的径向磁拉力，减小电机振动噪声。
2.采用单层分数槽集中绕组能有效节省铜的使用量，降低铜耗，还能有效实现电机的磁隔离、电隔离与物理隔离。
3.选取了合适离心高度的离心式磁极，可以有效抑制转矩脉动，提高电机空载反电动势的正弦度，减少波形谐波畸变率。
4.定子铁芯与转子铁芯之间的径向气隙能够降低电机的相间电磁耦合程度，提高电机的电磁隔离能力。
5.相数的减少能够有效避免绕组间电磁耦合，降低相间短路故障的概率，减少了驱动控制电路中功率器件的使用和容错控制的复杂度。
6.对永磁容错电机的结构优化选取，增加了电机的槽口漏感，可有效抑制绕组短路电流，使得绕组短路故障时电机系统能够继续运行。
7.电机采用平行充磁结构，并对磁化方向角进行调整，使气隙磁密更接近正弦分布，反电势波形谐波分量更小。
8.定子槽采用槽口深而窄的平底槽结构能有效增加槽面积，提高槽利用率，减小损耗。
9.能够对单相开路/短路故障进行快速诊断，及时切断故障相，避免故障进一步恶化。
10.能够及时对非故障相电流进行调幅调相的容错控制，维持系统的正常工作，保证电机运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为电机的结构示意图；
图2为电机的定子绕组连接图；
图3为电机的自感和互感曲线图；
图4为电机额定转速下的空载反电动势波形图；
图5为电机额定转速下的功率损耗图；
图6为电机额定转速下的输出转矩波形图；
图7为电机的齿槽转矩波形图；
图8为电机A相绕组短路时的磁力线图；
图9为电机A相绕组开路时的磁力线图；
图10为三相永磁容错电机的容错控制系统框图；
图11为A相上功率管开路故障时未采取容错控制的转矩波形图；
图12为A相上功率管开路故障时未采取容错控制的转速波形图；
图13为A相上功率管开路故障时采取容错控制的转矩波形图；
图14为A相上功率管开路故障时采取容错控制的转速波形图；
图15为A相上功率管短路故障时未采取容错控制的转矩波形图；
图16为A相上功率管短路故障时未采取容错控制的转矩波形图；
图17为A相上功率管短路故障时采取容错控制的转矩波形图；
图18为A相上功率管短路故障时采取容错控制的转速波形图；
图中：1-转子铁芯、2-定子铁芯、3-转轴、4-永磁体、5-定子槽、6-定子齿、7-定子绕组。
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。
请参阅图1至图18，本发明提供一种技术方案：
实施例1
如图1所示为一种三相永磁容错电机的结构示意图，三相永磁容错电机主要参数为：直流母线电压为270V，额定转速为6000r/min，额定功率为8.5KW；电机采取12槽10极槽配合结构，转子铁芯1外径57mm，内径45mm，由彼此绝缘的导磁硅钢片叠压而成，且采用了面贴式磁钢结构，紧贴在实心的转轴3上，并通过保护套固定，硅钢片采用高性能的稀土支撑；定子铁芯2外径120mm，内径66mm，定子槽5为槽口深而窄的平底槽结构，有效增加了槽面积和轭部厚度，满足高槽满率和高功率密度的要求，相邻定子槽间的定子齿6为平行齿结构，定子绕组7采用分数槽单层集中绕组隔齿绕制方式，A、B、C三相的绕组相互隔离，为各相绕组提供各自的磁场回路，定子齿6除了作为磁通回路以外还起到了相绕组物理隔离的作用，离心式永磁体4采用离心式磁极，磁极材料为SmCo28；磁极外弧与内弧的圆心距离称之为离心高度；通过改变离心高度，可以降低槽口对气隙磁密的影响，提高径向气隙磁密的正弦度从而降低转矩脉动；经过测验，最终选取离心高度为12.5mm，磁极最大厚度4mm，能够获得很好的转矩性能。
如图2所示为三相永磁容错电机的定子绕组连接图，定子绕组绕圆周展开为12个槽，槽间为12个齿极，每个齿端部都有极靴，线圈匝数为15，每匝线圈采用10股并绕的方式直接绕在定子齿极上，并联支路数为1，槽满率为71％，所有线圈节距为1，A、B、C三相绕组分别由相邻的两组线圈反向串联而成，12组线圈组成三相绕组，三相的末端连接起来构成星形接法。
如图3所示为电机的自感和互感曲线图，图中L(A，A)为A相绕组的自感，L(A，B)为A相和B相绕组间的互感，从图中可以看出，绕组之间的互感值几乎为0，因此，可忽略绕组相互的影响，电机具有很好的相隔离能力，电机绕组的自感值可达到557mH，能够很好的抑制短路电流。
如图4所示为电机额定转速下的空载反电动势波形图，三相永磁容错电机的反电动势峰值为125V，经过FFT分析，反电动势总谐波畸变系数(THD)仅为3.69％，空载反电动势具有很好的正弦度；如图5所示为电机额定转速下的功率损耗图，综合考虑电机附加损耗后，电机的铜损计算约为120W，铁损约为243W，涡流损耗约为99W，计算可得总损耗约为462W，相对于电机额定功率8.5kW，电机的总效率约为94.64％，具有很高的输出效率和功率性能；如图6所示为电机额定转速下的输出转矩波形图，电机运行时，可输出6.75N·m的额定电磁转矩，且可以看出，电机电磁转矩脉动为±0.15N·m，转矩脉动峰峰值仅占额定转矩的4.44％，电机具有稳定的输出转矩；如图7所示为电机的齿槽转矩波形图，齿槽脉动转矩幅值最大为45mN·m，仅占电机额定转矩的1％以内，齿槽转矩脉动极小，具有很好的转矩性能。
如图8所示为电机A相绕组短路时的磁力线图，当A相绕组发生短路故障时，短路绕组几乎没有磁力线穿过；短路绕组齿内的磁力线变化很大，但匝链其它绕组的磁力线几乎不变，具有很好的隔磁效果；反映了永磁容错电机具有很好的故障隔离能力。
如图9所示为电机A相绕组开路时的磁力线图，当A相绕组发生开路故障时，故障绕组几乎没有磁力线穿过，故障绕组的磁力线几乎不与其它绕组耦合，正常绕组的磁力线分布几乎不变，具有很好的电磁隔离能力。
实施例2
一种三相永磁容错电机的容错控制系统，具体实施过程包括：如图10所示，构建三相永磁容错电机的容错控制系统，主要包括：一台三相永磁容错电机，一套三相逆变器，一套速度PI控制器，两套电流PI控制器，一个双向晶闸管TR，一个独立电驱动用直流电源，一个故障诊断模块、容错控制模块、高频信号注入模块、高频响应信号提取模块、电流传感器和位置传感器；三相逆变器为三相全桥驱动电路，对ABC套绕组进行驱动；三相逆变器用于驱动三相永磁容错电机，电机三相绕组中性点通过双向晶闸管TR与直流电压源中性点相接。
通过故障诊断模块对系统单相故障进行诊断，当故障信号F＝0时，代表系统正常运行，双向晶闸管TR处于断开状态；当故障信号F＝1时，代表三相永磁容错电机系统发生单相开路/短路故障。
通过容错控制模块针对故障信号F的值确定的系统工作状态进行相应地驱动控制，对正常工作状态和单相故障状态分别给出相应的的SVPWM调制策略，实现三相永磁容错电机的容错运行。
进一步地，故障诊断模块对系统单相故障进行诊断包括步骤S1-S3；
S1：向电枢绕组的d轴注入频率为1kHz的高频方波电流信号，得到q轴高频电压响应uqh为：
Figure BDA0003868865800000071
其中，ω为转速，ψfd为磁链，Lq1为q轴主自感，L1为漏感。
S2：根据提取得到的q轴高频电压响应uqh，计算出高频响应信号的平均绝对值<|uqh|>，表示为：
Figure BDA0003868865800000072
其中，T1和T2为单位采样周期的起始和终止时间。
S3：将高频响应信号平均绝对值代入故障诊断模块，其中三相永磁容错电机故障诊断准则为：
Figure BDA0003868865800000073
Figure BDA0003868865800000074
其中，mz为q轴高频电压响应信号在正常状态下的平均绝对值，M为故障仿真中的调节参数，F1为检测阈值，t0为电机正常启动时间。
进一步地，容错控制模块通过故障信号F的值针对不同状态进行相应控制，具体过程包括步骤S4-S5；
S4：F＝0时，双向晶闸管TR处于断开状态；系统采用id＝0的矢量控制策略，通过外环速度控制器、内环电流控制器驱动三相全控桥中的逆变器，实现三相永磁容错电机的正常运行；
S5：F＝1时，系统将根据单相故障类型启动容错策略，封锁故障相PWM信号，进行双向晶闸管通断控制，给出相应故障的SVPWM调制策略，实现三相永磁容错电机的容错运行。
实施例3
一种三相永磁容错电机的容错控制系统包含：一台三相永磁容错电机，一套三相逆变器，一套速度PI控制器，两套电流PI控制器，一个双向晶闸管TR，一个独立电驱动用直流电源，一个故障诊断模块、容错控制模块、高频信号注入模块、高频响应信号提取模块、电流传感器、位置传感器；三相逆变器为三相全桥驱动电路，对ABC套绕组进行驱动；三相逆变器用于驱动三相永磁容错电机，电机三相绕组中性点通过双向晶闸管TR与直流电压源中性点相接。
系统采用id＝0的矢量控制策略，通过外环速度控制器、内环电流控制器驱动三相逆变器，实现三相永磁容错电机的正常运行。
当系统正常运行时，三相永磁容错电机各相电流如下：
Figure BDA0003868865800000081
当系统的某相功率管出现开路/短路故障或三相永磁容错电机的某相绕组出现故障时，双向晶闸管开通，构成带中性点的功率变换电路，为故障情况下的系统增加一个可控制的自由度，同时利用电容对剩余两相的电流进行调幅调相处理，省去了两个功率管，且无需额外算法就能实现系统容错控制。
以A相上功率管发生故障为例，要保证电机内的旋转磁场不变有，故障状态下的容错电流如下所示：
Figure BDA0003868865800000091
图11为0.02秒A相上功率管开路故障时未采用容错控制的转矩波形，图12为0.02秒A相上功率管开路故障时未采用容错控制的转速波形，可以看出，发生故障后，转矩和转速波形都发生较大波动，无法正常工作；采取本发明的容错控制后，发生开路故障前，每相电流峰值为25A，三相共同承担电机的正常输出功率；在0.02s突然发生A相上功率管开路故障时，系统在故障后0.001s内诊断出故障，故障信号F变为1；B、C两相的电流迅速调整，B、C两相电流稳定后的峰值为45A，如图13、14所示，本发明的容错控制能保证转矩稳定在6.75Nm左右，转速维持在6000r/min，保证了系统工作的可靠性；相对于未采用容错控制策略而言，采用容错控制后的转速和转矩波形都得到很大的改善。
图15为0.02秒A相上功率管短路故障时未采用容错控制的转矩波形，图16为0.02秒A相上功率管短路故障时未采用容错控制的转速波形，转矩和转速波形都发生较大波动，无法正常工作；采取本发明的容错控制后，短路故障前，每相电流峰值为25A，在0.02s突然发生A相上功率管短路故障时，系统能在故障后0.001s内诊断出故障，故障信号F变为1；B、C两相绕组相电流迅速变为原来的两倍，每相电流峰值为50A，承担电机的输出功率，确保系统输出功率不变，如图17、18所示，采取本发明的容错控制后，保证了系统在单相短路时的转矩仍稳定在6.75Nm左右，转速维持在6000r/min，系统能够满足容错运行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种三相永磁容错电机，其特征在于，电机采取12槽10极配合结构，包括转子结构和定子结构两部分；
所述转子结构为表贴式永磁体结构，并采取2段式分段斜极进行优化，斜极角度为3°，转子铁芯由多层彼此绝缘的冷轧硅钢片沿轴向叠压而成，离心式永磁体安置在转子铁芯外表面，极性交替设置，相邻的离心式永磁体极性相反，充磁方向为平行充磁且以NSNS环形交错排序逆时针分布在垂直转子铁芯的中心轴线上；
所述定子结构包括定子齿、定子槽和定子绕组，定子齿为等齿平行结构，相邻两个定子齿之间为沿定子铁芯内表面轴向均匀设置的定子槽，并采用绝缘纸进行槽绝缘，在定子齿和定子槽之间顺时针依次布置各相线圈构成单层分数槽集中式定子绕组，嵌装定子绕组的定子槽用槽楔封堵；定子铁芯设置在转子铁芯外侧，与转子铁芯同轴安装，两者之间设置有0.5mm的气隙。
2.根据权利要求1所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述定子槽与定子齿呈外圆同心结构，单个定子槽两侧边角度为30°，相邻两个定子槽间的定子齿引导铜线圈在定子槽上隔齿交替绕制构成定子绕组，定子绕组在定子铁芯周围空间按相位定向分布，形成三相电机的电磁场矢量。
3.根据权利要求2所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述定子铁芯绕圆周展开为12个定子槽，12个定子齿，相邻的定子齿和定子槽之间只有一相绕组的线圈，每齿线圈匝数为15，每组线圈由10股铜线并绕连接，以每极每相槽数作为最小单元将12组线圈嵌入到定子槽中，每相对应的两个极相组反向串联作为一相的绕组，三相的线圈组相互隔离，为各相定子绕组提供各自的磁场回路。
4.根据权利要求3所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述定子绕组以槽极配合的最简式作为基本单元划分为两条相带，每条相带按槽等分为A、B、C三相的短距相带，根据极性将两条相带上的A、B、C三相分别跨接线形成两条支路，每条支路对应的相绕组在空间上相差180°，将两条支路依次串联，最后将三相绕组的线圈末端连接在公共点构成星形接法。
5.根据权利要求1所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述分段斜极的转子在轴向上被分成两段长度相同的转子段，转子段上的磁极在圆周方向上的极弧角度和厚度均相同，上下叠装的两段转子磁极逆时针错开3°的机械角度，通过定位孔将分段斜极的转子进行固定和连接。
6.根据权利要求1所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述离心式永磁体沿转子铁芯外表面对称分布，每极沿周向错开36°，相邻两磁极的极性相反，每个磁极的磁化方向角度为30°，离心式永磁体两侧周向均匀分布等间隔的气隙，磁力线穿过定子铁芯、转子铁芯、气隙和相邻磁极一周形成闭合回路。
7.根据权利要求1所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，所述电机的主要尺寸为：定子外径120mm，定子内径66mm，转子外径57mm，转子内径45mm，转子与定子之间为0.5mm的径向气隙，离心式永磁体磁极最大厚度为4mm。
8.一种三相永磁容错电机的容错控制系统，适应于权利要求1-7所述的一种三相永磁容错电机，其特征在于，容错控制系统包括：一台三相永磁容错电机，一套三相逆变器，一套速度PI控制器，两套电流PI控制器，一个双向晶闸管TR，一个独立电驱动用直流电源，一个故障诊断模块、容错控制模块、高频信号注入模块、高频响应信号提取模块、电流传感器和位置传感器。
9.根据权利要求8所述的一种三相永磁容错电机的容错控制系统，其特征在于，所述故障诊断模块的具体诊断过程如下：
S1、向电枢绕组的d轴注入频率为1kHz的高频方波电流信号，得到q轴高频电压响应uqh为：
Figure FDA0003868865790000021
其中，ω为转速,ψfd为磁链，Lq1为q轴主自感，L1为漏感；
S2、对于提取得到的q轴高频电压响应uqh，计算出高频响应信号的平均绝对值<|uqh|>，表示为：
Figure FDA0003868865790000022
其中，T1和T2为单位采样周期的起始和终止时间；
S3、将高频响应信号平均绝对值代入故障诊断模块，三相永磁容错电机故障诊断准则为：
Figure FDA0003868865790000023
Figure FDA0003868865790000024
其中，mz为q轴高频电压响应信号在正常状态下的平均绝对值，M为故障仿真中的调节参数，F1为检测阈值，t0为电机正常启动时间；
S4、根据F的值判断是否发生故障，F＝0时代表系统正常运行，F＝1时代表三相永磁容错电机系统发生单相开路/短路故障。
10.根据权利要求8所述的一种三相永磁容错电机的容错控制系统，其特征在于，所述容错控制模块采用id＝0的矢量控制策略对三相永磁容错电机进行控制，当系统判断发生单相故障时，将启动容错策略，封锁故障相PWM信号，接通双向晶闸管，对剩余健康相进行调幅调相处理，实现三相永磁容错电机的容错运行。
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