本公开涉及同步电机容错控制，尤其涉及一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制方法及装置。
背景技术：
1、五相永磁同步电机因具有高效率和高功率密度等优点在交通运输、机器人及航空航天等领域受到了广泛的关注。匝间短路故障作为定子绕组故障中的一种，会在短路回路中产生较大短路电流，在很短时间导致整个绕组失效，并产生大的转矩脉动，对设备造成极大危害。对匝间短路故障及时有效的进行诊断，并实现容错控制策略来减少或避免因故障造成的损失成为了保证电机系统可靠性的关键。因此，五相永磁同步电机的故障诊断与容错控制方法受到了广泛的关注。如何将故障诊断与容错控制相结合，进而形成一个完整的系统是亟待研究的。
2、目前的方法通常是在获取到故障严重程度的前提下，实现匝间短路的容错运行。但实际应用中，及时获取到故障严重程度并运行容错控制算法相对困难。相关技术中尚未提供一种合理且有效的匝间短路故障诊断与容错控制方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本公开提出了一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制方法及装置。
2、根据本公开的一方面，提供了一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制方法，所述方法包括：
3、获取五相永磁同步电机的电气参数；
4、根据所述电气参数，通过预设的扰动观测器模型确定故障特征信息，所述故障特征信息为所述五相永磁同步电机发生匝间短路故障时的短路电流和短路匝数比的乘积值，所述短路匝数比为所述五相永磁同步电机中的短路匝数与总匝数的比值；
5、根据所述故障特征信息，对所述五相永磁同步电机进行容错控制。
6、在一种可能的实现方式中，所述扰动观测器模型包括第一预设模型和第二预设模型，所述根据所述电气参数，通过预设的扰动观测器模型确定故障特征信息，包括：
7、根据所述电气参数，通过所述第一预设模型输出得到扰动量，所述扰动量用于指示由所述五相永磁同步电机的匝间短路故障所引起的扰动，所述第一预设模型用于指示所述电气参数与所述扰动量之间的关联关系；
8、根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息，所述第二预设模型用于指示所述扰动量与所述故障特征信息之间的关联关系。
9、在另一种可能的实现方式中，所述扰动量还用于指示所述五相永磁同步电机是否发生匝间短路故障，所述根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息，包括：
10、当所述扰动量指示所述五相永磁同步电机发生匝间短路故障时，执行根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息的步骤。
11、在另一种可能的实现方式中，所述扰动观测器模型还包括第三预设模型，所述根据所述故障特征信息，对所述五相永磁同步电机进行容错控制，包括：
12、根据所述故障特征信息，通过所述第三预设模型确定对应的容错注入电流，所述第三预设模型用于指示所述故障特征信息与所述容错注入电流之间的关联关系，所述容错注入电流用于抵消所述五相永磁同步电机的匝间短路电流引起的额外转矩脉动；
13、根据所述容错注入电流，对所述五相永磁同步电机进行容错控制。
14、在另一种可能的实现方式中，所述根据所述容错注入电流，对所述五相永磁同步电机进行容错控制，包括：
15、根据所述容错注入电流和所述五相永磁同步电机的交轴电流，确定容错给定参考电流；
16、将所述五相永磁同步电机的电机采样电流与所述容错给定参考电流的误差确定为电流误差；
17、根据所述电流误差，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制。
18、在另一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
19、将所述五相永磁同步电机的反馈转速和预设转速之间的误差确定为转速误差；
20、根据所述转速误差，采用预设的控制器输出得到所述五相永磁同步电机的所述交轴电流；
21、所述根据所述电流误差，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制，包括：
22、根据所述电流误差，通过所述控制器输出得到同步旋转坐标系下的电压信号；
23、根据所述电压信号，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制。
24、在另一种可能的实现方式中，所述根据所述电压信号，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制，包括：
25、将所述电压信号经过坐标变换后输入到预设的脉宽调制模块中，输出得到所述五相永磁同步电机的所述各相开关信号；
26、将所述各相开关信号输入至逆变器中，所述逆变器用于根据所述开关信号控制所述五相永磁同步电机的各相电流。
27、在另一种可能的实现方式中，所述容错注入电流包括基波直轴电流、基波交轴电流、三次直轴电流和三次交轴电流，所述基波直轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的直轴电流，所述基波交轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的交轴电流，所述三次直轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的直轴电流，所述三次交轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的交轴电流。
28、在另一种可能的实现方式中，所述电气参数包括故障相的相电压、相电流和反电势，所述故障相为所述五相永磁同步电机中的至少一相。
29、根据本公开的另一方面，提供了一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制装置，其特征在于，所述装置包括传感器、扰动观测器和控制器：
30、所述传感器，用于获取五相永磁同步电机的电气参数；
31、所述扰动观测器，用于根据所述电气参数，通过预设的扰动观测器模型确定故障特征信息，所述故障特征信息为所述五相永磁同步电机发生匝间短路故障时的短路电流和短路匝数比的乘积值，所述短路匝数比为所述五相永磁同步电机中的短路匝数与总匝数的比值；
32、所述控制器，用于根据所述故障特征信息，对所述五相永磁同步电机进行容错控制。
33、在一种可能的实现方式中，所述扰动观测器模型包括第一预设模型和第二预设模型，所述扰动观测器，还用于：
34、根据所述电气参数，通过所述第一预设模型输出得到扰动量，所述扰动量用于指示由所述五相永磁同步电机的匝间短路故障所引起的扰动，所述第一预设模型用于指示所述电气参数与所述扰动量之间的关联关系；
35、根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息，所述第二预设模型用于指示所述扰动量与所述故障特征信息之间的关联关系。
36、在另一种可能的实现方式中，所述扰动量还用于指示所述五相永磁同步电机是否发生匝间短路故障，所述扰动观测器，还用于：
37、当所述扰动量指示所述五相永磁同步电机发生匝间短路故障时，执行根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息的步骤。
38、在另一种可能的实现方式中，所述扰动观测器模型还包括第三预设模型，
39、所述扰动观测器，还用于根据所述故障特征信息，通过所述第三预设模型确定对应的容错注入电流，所述第三预设模型用于指示所述故障特征信息与所述容错注入电流之间的关联关系，所述容错注入电流用于抵消所述五相永磁同步电机的匝间短路电流引起的额外转矩脉动；
40、所述控制器，用于根据所述容错注入电流，对所述五相永磁同步电机进行容错控制。
41、在另一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于：
42、将所述五相永磁同步电机的反馈转速和预设转速之间的误差确定为转速误差；
43、根据所述转速误差，采用预设的控制器输出得到所述五相永磁同步电机的交轴电流；
44、根据所述容错注入电流和所述交轴电流，确定容错给定参考电流；
45、将所述五相永磁同步电机的电机采样电流与所述容错给定参考电流的误差确定为电流误差；
46、根据所述电流误差，通过预设的所述控制器输出得到同步旋转坐标系下的电压信号；
47、根据所述电压信号，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制。
48、在另一种可能的实现方式中，所述控制器，还用于：
49、将所述电压信号经过坐标变换后输入到预设的脉宽调制模块中，输出得到所述五相永磁同步电机的所述各相开关信号；
50、将所述各相开关信号输入至逆变器中，所述逆变器用于根据所述开关信号控制所述五相永磁同步电机的各相电流。
51、在另一种可能的实现方式中，所述容错注入电流包括基波直轴电流、基波交轴电流、三次直轴电流和三次交轴电流，所述基波直轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的直轴电流，所述基波交轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的交轴电流，所述三次直轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的直轴电流，所述三次交轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的交轴电流。
52、在另一种可能的实现方式中，所述电气参数包括故障相的相电压、相电流和反电势，所述故障相为所述五相永磁同步电机中的至少一相。
53、为了解决目前五相永磁同步电机在匝间短路故障时的故障诊断与容错控制的问题，本公开实施例提出了一种同时考虑故障诊断与容错控制的方法，通过获取五相永磁同步电机的电气参数；根据电气参数，通过预设的扰动观测器模型确定故障特征信息，故障特征信息为五相永磁同步电机发生匝间短路故障时的短路电流和短路匝数比的乘积值，短路匝数比为五相永磁同步电机中的短路匝数与总匝数的比值；根据故障特征信息，对五相永磁同步电机进行容错控制；即通过对五相永磁同步电机匝间短路故障的在线监测与分析，结合扰动观测器模型提取包括短路电流和短路匝数比的乘积值的故障特征信息，并根据故障特征信息实施精准的容错控制，这种方法无需诊断出故障参数(短路电流、短路匝数比)的具体数值，也无需额外的硬件设备，从而降低了容错算法的复杂性，并提高了系统的可靠性和容错性。
54、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
1.一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扰动观测器模型包括第一预设模型和第二预设模型，所述根据所述电气参数，通过预设的扰动观测器模型确定故障特征信息，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动量还用于指示所述五相永磁同步电机是否发生匝间短路故障，所述根据所述扰动量，通过所述第二预设模型确定对应的所述故障特征信息，包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述扰动观测器模型还包括第三预设模型，所述根据所述故障特征信息，对所述五相永磁同步电机进行容错控制，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述容错注入电流，对所述五相永磁同步电机进行容错控制，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压信号，对所述五相永磁同步电机的各相电流进行控制，包括：
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述容错注入电流包括基波直轴电流、基波交轴电流、三次直轴电流和三次交轴电流，所述基波直轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的直轴电流，所述基波交轴电流是所述五相永磁同步电机中基波空间的交轴电流，所述三次直轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的直轴电流，所述三次交轴电流是所述五相永磁同步电机中三次谐波空间的交轴电流。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述电气参数包括故障相的相电压、相电流和反电势，所述故障相为所述五相永磁同步电机中的至少一相。
10.一种五相永磁同步电机的匝间短路故障诊断与容错控制装置，其特征在于，所述装置包括传感器、扰动观测器和控制器：
