[0063] 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。
[0064] 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。
[0065] 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。
[0066] 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；
[0067] 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；
[0068] 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；
[0069] 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；
[0070] 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。
[0071] 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。
[0072] 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；
[0073] 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；
[0074] 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。
[0075] 第一桥臂L1中的功率开关管T1与T2的中点为节点a1点；
[0076] 第n桥臂Ln中的功率开关管T2n‑1与T2n的中点为节点an点；
[0077] 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；
[0078] 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；
[0079] (n+1)个桥臂L1、…、Ln+1并联后与公共直流电源连接。
[0080] 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。
[0081] 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：
[0082] 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；
[0083] 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：
[0084]
[0085] 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；
[0086] 速度误差ew1、…、ewn具体是：
[0087] ewi＝wiref‑w1
[0088] 其中，i＝1，…，n，ω1ref、…、ωnref是参考速度，ω1、…、ωn是反馈速度信号。
[0089] 电流Im1、…、Imn的具体计算如下：
[0090] Imi＝KPewi+KI∫ewidt
[0091] 其中，i＝1，…，n，KP和KI为控制增益，ew1、…、ewn是速度误差。
[0092] 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；
[0093] 参考电流I1ref、…、I(n+1)ref具体计算如下：
[0094]
[0095] 其中，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
[0096] 电流I1、…、In+1具体计算如下：
[0097]
[0098] 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。
[0099] 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：
[0100]
[0101] 其中，i＝1，…，n，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
[0102] 电流I1、…、In+1具体计算如下：
[0103]
[0104] 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。
[0105] 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：
[0106]
[0107] 其中，i,j＝1，…，n，且i＞j，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
[0108] 电流I1、…、In+1具体计算如下：
[0109]
[0110] 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。
[0111] 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。
[0112] 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：
[0113]
[0114] 其中，i＝1，…，n，参考电流是I1ref、…、I(n+1)ref。
[0115] 电流I1、…、In+1具体计算如下：
[0116]
[0117] 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。
[0118] 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；
[0119] 电流误差eI1、…、eI(n+1)具体计算如下：
[0120] eIi＝Iiref‑Ii
[0121] 其中，i＝1，…，n+1，I1ref、…、I(n+1)ref是参考电流。
[0122] 占空比H1、…、Hn+1具体计算如下：
[0123]
[0124] 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。
[0125] 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。
[0126] 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：
[0127]
[0128]
[0129] 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。
[0130] 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：
[0131]
[0132] 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。
[0133] 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。
[0134] 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。
[0135] 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。
[0136] 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。
