开绕组五相永磁同步电机a相断路容错控制svpwm生成方法
阅读说明：本技术 开绕组五相永磁同步电机a相断路容错控制svpwm生成方法 (Open-winding five-phase permanent magnet synchronous motor A-phase open-circuit fault-tolerant control SVPWM generation method ) 是由 陈益广 刘波 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法。由转子同步旋转坐标系的直、交轴电流控制器达到对定子基波平面αβ轴电流控制；由具有频率自适应比例谐振特性z轴电流控制器对谐波平面电流控制；零序电流控制器对零序电流抑制。四个电流控制器的输出,经过矩阵运算得到相互解耦的一组电压矢量指令,然后采用SVPWM调制的方式,选择相应的空间电压矢量并合理分配它们的作用时间,生成五相全桥逆变器控制信号,达到四相健康绕组电流幅值相等、谐波电流小且零序电流近似为0,产生圆形旋转磁动势的控制效果。解决了传统滞环容错系统中,功率器件开关频率不可控难题,提高了直流电压利用率,实现了一相绕组断路故障容错,系统可靠性提高。(The invention discloses an open-winding five-phase permanent magnet synchronous motor A-phase open circuit fault-tolerant control SVPWM generation method. The direct and alternating axis current controller of the rotor synchronous rotation coordinate system controls the alpha beta axis current of the stator fundamental wave plane; controlling the harmonic plane current by a z-axis current controller with frequency self-adaptive proportional resonance characteristics; the zero sequence current controller inhibits the zero sequence current. The outputs of the four current controllers are subjected to matrix operation to obtain a group of voltage vector instructions which are mutually decoupled, then corresponding space voltage vectors are selected and the action time of the space voltage vectors is reasonably distributed in an SVPWM (space vector pulse width modulation) mode to generate a five-phase full-bridge inverter control signal, so that the four-phase healthy winding control signal has the advantages of equal current amplitude, small harmonic current and zero-sequence current approximate to 0, and the control effect of circular rotating magnetomotive force is achieved. The problem that the switching frequency of a power device is uncontrollable in a traditional hysteresis fault-tolerant system is solved, the utilization rate of direct-current voltage is improved, the fault tolerance of the open circuit of one-phase winding is realized, and the reliability of the system is improved.)
技术领域
本发明属于电气工程领域，涉及一种开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法。
背景技术
开绕组五相永磁同步电动机的电机定子绕组采用开绕组结构，提高了电机的容错能力，广泛应用于对系统要求较高的场合。目前，开绕组五相永磁同步电动机的相绕组断路容错控制大多采用滞环控制的方法，这种控制方法原理虽然简单，但是存在着功率器件开关频率不可控的缺点，影响功率器件的使用寿命。
发明内容
针对滞环控制中存在的问题，本发明提出一种开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法，借助此方法实现基于SVPWM脉冲调制控制的五相开绕组永磁同步电动机断路容错控制方法，以解决传统滞环容错系统中，功率器件开关频率不可控难题，使得功率器件的开关频率可控，提高了直流电压的利用率，并且达到了更好的容错控制效果。，从而提高系统的可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法，步骤如下：
取开绕组五相永磁同步电机定子二相静止αβ坐标系的α轴和β轴分别与基波复平面的实轴和虚轴重合，定子二相静止αβ坐标系的α轴与发生断路故障的A相绕组轴线重合；
取开绕组五相永磁同步电机定子三次谐波二相静止α3β3坐标系的α3轴和β3轴分别与三次谐波复平面的实轴和虚轴重合，且α轴与α3轴重合，且将β3轴命名为z轴；
开绕组五相永磁同步电机的A相绕组发生断路故障时，开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制系统依据开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制策略给出四个电压指令：基波复平面二相静止αβ坐标系α轴电压指令
由基波复平面开绕组五相永磁同步电机二相静止αβ坐标系α坐标轴电压指令
其中，U*为基波空间电压矢量指令U*的模，θ为在基波复平面上基波空间电压矢量指令U*与α轴间的空间电角度，当基波空间电压矢量指令U*从α轴位置开始逆时针旋转时，基波空间电压矢量指令U*与α轴间的空间电角度θ从0开始增大；
将基波复平面平分为12个扇区，每个扇区空间占据30°角度，0°～30°为第I扇区，30°～60°为第II扇区，60°～90°为第III扇区，90°～120°为第IV扇区，120°～150°为第V扇区，150°～180°为第VI扇区，180°～210°为第VII扇区，210°～240°为第VIII扇区，240°～270°为第IX扇区，270°～300°为第X扇区，300°～330°为第XI扇区，330°～360°为第XII扇区；
基波空间电压矢量指令U*必然会处于12个扇区中的某一个扇区；
当基波空间电压矢量指令U*处于12个扇区中的某一个扇区时，为了产生基波空间电压矢量指令U*，选择这一扇区相对应的5个空间电压矢量进行合成，在所述的这一扇区相对应的5个空间电压矢量中，包含2个必选的空间电压矢量U0-15和U15-0，以及这一扇区内3个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量，控制系统依据依据开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制策略给出的
开绕组五相永磁同步电机两套五相全桥逆变器的直流母线电压为UDC；
所述每个扇区2个必选的空间电压矢量空间电压矢量U0-15和U15-0在基波复平面上定子二相静止αβ坐标系的表达式分别为
其中，和
空间电压矢量U0-15和U15-0在z轴上的投影值分别为
空间电压矢量U0-15和U15-0所产生的零序电压分别为
在12个扇区中，各个扇区内3个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量依次是：第I扇区的U9-6、U13-6和U8-6，第II扇区的U8-15、U8-7和U8-2，第III扇区的U8-3、U13-3和U12-3，第IV扇区的U12-3、U4-3和U14-3，第V扇区的U4-1、U14-1和U15-1，第VI扇区的U6-1、U6-11和U6-9，第VII扇区的U6-9、U6-13和U6-8，第VIII扇区的U15-8、U7-8和U2-8，第IX扇区的U3-8、U3-13和U3-12，第X扇区的U3-12、U3-4和U3-14，第XI扇区的U1-4、U1-14和U1-15，第XII扇区的U1-6、U11-6和U9-6，其中空间电压矢量U9-6由第I扇区和第XII扇区共用，空间电压矢量U12-3由第III扇区和第IV区共用，空间电压矢量U9-6由第VI扇区和第VII扇区共用，空间电压矢量U9-6由第IX区和第X扇区共用，在12个扇区中共有32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制；
所述的在12个扇区中用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量空间U9-6、U13-6、U8-6、U8-15、U8-7、U8-2、U8-3、U13-3、U12-3、U4-3、U14-3、U4-1、U14-1、U15-1、U6-1、U6-11、U6-9、U6-13、U6-8、U15-8、U7-8、U2-8、U3-8、U3-13、U3-12、U3-4、U3-14、U1-4、U1-14、U1-15、U1-6和U11-6在基波复平面上定子二相静止αβ坐标系的表达式分别为：
所述的在12个扇区中用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量空间U9-6、U13-6、U8-6、U8-15、U8-7、U8-2、U8-3、U13-3、U12-3、U4-3、U14-3、U4-1、U14-1、U15-1、U6-1、U6-11、U6-9、U6-13、U6-8、U15-8、U7-8、U2-8、U3-8、U3-13、U3-12、U3-4、U3-14、U1-4、U1-14、U1-15、U1-6和U11-6在定子二相静止αβ坐标系α轴和β轴上的投影值分别为：
所述的在12个扇区中用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量空间U9-6、U13-6、U8-6、U8-15、U8-7、U8-2、U8-3、U13-3、U12-3、U4-3、U14-3、U4-1、U14-1、U15-1、U6-1、U6-11、U6-9、U6-13、U6-8、U15-8、U7-8、U2-8、U3-8、U3-13、U3-12、U3-4、U3-14、U1-4、U1-14、U1-15、U1-6和U11-6在z轴上的投影值分别为：
当基波空间电压矢量指令U*处于第I扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第II扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第III扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第IV扇区时，依据控制系统给出的和四个电压指令，在每一个控制周期Ts，控制系统对第IV扇区内所选取的U12-3、U4-3、U14-3、U0-15和U15-0这5个空间电压矢量分配的作用时间分别为
当基波空间电压矢量指令U*处于第V扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第VI扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第VII扇区时，依据控制系统给出的和
当基波空间电压矢量指令U*处于第VIII扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第IX扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第X扇区时，依据控制系统给出的和
当基波空间电压矢量指令U*处于第XI扇区时，依据控制系统给出的
当基波空间电压矢量指令U*处于第XII扇区时，依据控制系统给出的和
本发明中，由转子同步旋转坐标系的直、交轴电流控制器达到对定子基波平面αβ轴电流控制；由具有频率自适应比例谐振特性z轴电流控制器对谐波平面电流控制；零序电流控制器对零序电流抑制。四个电流控制器的输出，经过矩阵运算得到相互解耦的一组电压矢量指令，然后采用SVPWM调制的方式，选择相应的空间电压矢量并合理分配它们的作用时间，生成逆变器控制信号，达到四相健康绕组电流幅值相等、谐波电流小且零序电流近似为0，产生圆形旋转磁动势的控制效果。解决了传统滞环容错系统中，功率器件开关频率不可控难题，提高了直流电压利用率，实现了一相绕组断路故障容错，提高了系统可靠性。
附图说明
图1是开绕组五相永磁同步电机五相开绕组正常时的主电路拓扑。
图2是开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的主电路拓扑。
图3是开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制系统框图。
图4是用圆点表示的A相断路时两套五相全桥逆变器共同工作能够输出的所有基波空间电压矢量、12扇区划分以及容错控制系统用于合成基波空间电压矢量指令可以选择的空间电压矢量分布示意图。
图5是A相断路时容错控制系统用于合成基波空间电压矢量指令所处扇区以及可以选择的空间电压矢量分布图。
图6是A相断路时容错控制系统用于合成z轴电压矢量指令可以选择的z轴空间电压矢量分布图。
图7是A相断路时容错控制系统用于合成零序电压矢量指令可以选择的两个零序电压空间电压矢量分布图。
图8在12个扇区内A相断路容错控制系统给出的零序电压矢量指令与可选择两个不同的零序电压空间电压矢量之间关系图。
图9是在扇区I内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图10是在扇区II内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图11是在扇区III内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图12是在扇区IV内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图13是在扇区V内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图14是在扇区VI内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图15是在扇区VII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图16是在扇区VIII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图17是在扇区IX内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图18是在扇区X内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
图19是在扇区XI内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间的关系图。
图20是在扇区XII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中一系列附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。
五相开绕组正常时的开绕组五相永磁同步电机主电路拓扑如图1所示，开绕组五相永磁同步电机的五相开绕组由2套五相全桥逆变器控制为其供电，每套五相全桥逆变器由五个二只反并联有续流二极管的功率开关管组成的上下桥臂构成，每个上下桥臂的中间输出端与五相开绕组中某一相的输入端相连接。第1套全桥五相逆变器的5个输出端A1、B1、C1、D1和E1分别与开绕组五相永磁同步电机A、B、C、D和E五相开绕组的正向输入端A1、B1、C1、D1和E1连接，第2套五相全桥逆变器的5个输出端A2、B2、C2、D2和E2分别与开绕组五相永磁同步电机A、B、C、D和E五相开绕组的反向输入端A2、B2、C2、D2和E2连接。用SA1、SB1、SC1、SD1、SE1和SA2、SB2、SC2、SD2、SE2分别表示与五相开绕组正向输入端和反向输入端连接的第1套和第2套五相全桥逆变器上下桥臂的开关状态。以A相为例进行说明，SA1表示与A相绕组正向输入端所接的第1套五相全桥逆变器A1上下桥臂的工作状态：当SA1＝1时，表示与A相绕组正向输入端所接的第1套五相全桥逆变器的A1上桥臂导通、下桥臂关断；当SA1＝0时，表示与A相绕组正向输入端所接的第1套五相全桥逆变器的A1上桥臂关断、下桥臂导通。SA2表示与A相绕组反向输入端所接的第2套五相全桥逆变器A2上下桥臂的工作状态：当SA2＝1时，表示与A相绕组反向输入端所接的第2套五相全桥逆变器的A2上桥臂导通、下桥臂关断；当SA2＝0时，表示与A相绕组反向输入端所接的第2套五相全桥逆变器的A2上桥臂关断、下桥臂导通。这10个开关状态量取不同值时，开绕组五相永磁同步电动机五相绕组输入的电压对应的空间电压矢量Um-n是不同的。空间电压矢量Um-n的角标m和n的数值分别为第1套五相全桥逆变器开关状态量(SA1、SB1、SC1、SD1、SE1)和第2套五相全桥逆变器开关状态量(SA2、SB2、SC2、SD2、SE2)的所形成二进制数值。
开绕组五相永磁同步电动机五相开绕组正常时控制系统采用SVPWM矢量控制策略，控制系统通过坐标变换对定子五相开绕组的电流进行解耦，来达到对电机的转矩和磁链分别控制的目的。
取定子A相绕组轴线与定子二相静止αβ坐标系的α轴重合，定子二相静止αβ坐标系的α轴和β轴分别与基波复平面的实轴和虚轴重合，三次谐波复平面二相静止α3β3坐标系的α3轴与α轴重合，正常状态下，按照幅值相等的原则，定子五相静止坐标系到二相静止坐标系的坐标变换矩阵为
其中，γ为五相坐标系中相邻两轴线间的电角度，其值为2π/5；矩阵T5s/2s的第1、2行分别对应定子静止五相坐标系到基波复平面上二相静止αβ坐标系α轴和β轴上的变换，这两行对应与基波复平面上，这些量参与电机的能量转换；矩阵T5s/2s的第3、4行对应定子静止五相坐标系到三次谐波复平面二相静止α3β3坐标系α3轴和β3轴上的变换；矩阵T5s/2s第5行对应定子静止五相坐标系到零序分量的变换。
开绕组五相永磁同步电动机五相开绕组正常时，若控制电机的能量转换只发生在基波复平面，三次谐波复平面不发生能量转换，则只对基波复平面进行坐标旋转变换，得到电机二相静止坐标系到同步旋转坐标系的坐标变换矩阵为
其中，θ为转子位置的电角度，并以转子d轴(直轴)与A相绕组轴线即与定子二相静止αβ坐标系α轴轴线重合时作为θ的起始点。矩阵的第1、2行分别对应于基波复平面上二相静止αβ坐标系到dq同步旋转坐标系的d轴(直轴)、q轴(交轴)上的变换；矩阵的第3、4行仍对应三次谐波复平面二相静止α3β3坐标系的α3轴和β3轴的量，未作变换；第5行仍对应零序分量，也未作变换。
当开绕组五相永磁同步电动机正常稳定运行时，定子对称的五相开绕组通入幅值相等为Im、角频率为ω、相位互差电角度γ＝2π/5的对称电流iA、iB、iC、iD和iE时，定子五相开绕组产生的空间合成磁动势为
F5＝KF(iA+iBejγ+iCej2γ+iDej3γ+iEej4γ)
＝KFIm[cos(ωt)+cos(ωt-γ)ejγ+cos(ωt-2γ)ej2γ+cos(ωt-3γ)ej3γ+cos(ωt-4γ)ej4γ]
＝2.5KFIm(cosωt+jsinωt)
＝2.5KFImejωt
其中，KF与电机定子绕组参数有关的系数，相当于某相绕组通入峰值为1A的电流时该相所产生的基波磁动势幅值的数值。
开绕组五相永磁同步电机A相断路时的主电路拓扑如图2所示，此时开绕组五相永磁同步电机工作于容错控制运行模式。两套全桥五相逆变器的A1、A2输出端对应的上下桥臂都关断，剩余健康的B、C、D和E四相开绕组仍由2套五相全桥逆变器的对应桥臂控制为其供电。此时，第1套全桥五相逆变器的4个输出端B1、C1、D1和E1分别与开绕组五相永磁同步电机健康的B、C、D和E四相开绕组的正向输入端B1、C1、D1和E1连接，第2套五相全桥逆变器的4个输出端B2、C2、D2和E2分别与永磁同步电机健康的B、C、D和E四相开绕组的反向输入端B2、C2、D2和E2连接。用SB1、SC1、SD1、SE1和SB2、SC2、SD2、SE2分别表示与健康四相开绕组正向输入端和反向输入端连接的第1套和第2套五相全桥逆变器中剩余健康四相上下桥臂的开关状态。这8个开关状态量取不同值时，开绕组五相永磁同步电动机A相断路时剩余健康四相开绕组输入的电压对应的空间电压矢量Um'-n'是不同的。空间电压矢量Um'-n'的角标m'和n'的数值分别为第1套五相全桥逆变器中剩余健康四相开关状态量(SB1、SC1、SD1、SE1)和第2套五相全桥逆变器中健康四相开关状态量(SB2、SC2、SD2、SE2)所形成的二进制数值。
当开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障时，开绕组五相永磁同步电机A相断路控制系统需要对五相开绕组正常时的开绕组五相永磁同步电机的变换T5s/2s矩阵进行改造。由于A相绕组断路，不再对其控制，故去除T5s/2s变换矩阵的第1列。为了保证更改后的矩阵任意两行正交即保证经过矩阵变换后的变量之间互相解耦，去除T5s/2s矩阵的第3行，同时对第1行中的每个元素加上相同的常量1/4。得到开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障后的变换矩阵T4s/2s为
其中，矩阵T4s/2s的第1、2行对应于定子剩余健康四相静止坐标系到定子二相静止αβ坐标系基波复平面的变换，该基波复平面参与电机的能量转换，用于控制电机的磁链和转矩；矩阵T4s/2s第3行对于定子剩余健康四相静止坐标系到三次谐波复平面内二相静止α3β3坐标系中β3轴上的变换，现将β3轴称为z轴上的变换；矩阵T4s/2s的第4行对应于定子剩余健康四相静止坐标系到零序分量的变换。
经过这样改造后的矩阵，可以保证后续控制过程中，可以对z轴谐波分量作为约束条件用于限制定子电流波形，同时也对电机开绕组结构产生的零序分量进行抑制。
因此，经过变换矩阵T4s/2s，可以将开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障时的定子四相静止坐标系BCDE中的物理分量变换到互相正交的αβz0坐标系中。
开绕组五相永磁同步电动机A相绕组断路时，只对基波复平面内α轴和β轴，谐波z轴，以及零序分量进行坐标旋转变换，则可以将原来的T2s/2r变换矩阵中的第3行和第3列去掉，得到开绕组五相永磁同步电动机A相绕组断路时定子剩余健康四相开绕组对应的二相静止坐标系到同步旋转坐标系的坐标变换矩阵为
根据变换矩阵T'2s/2r和T4s/2s可以得出，将开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障时的定子四相静止坐标系BCDE中的物理分量变换到dqz0坐标系下的变换矩阵T为
因此，通过变换矩阵T，可以五得到相开绕组永磁同步电机A相绕组发生断路故障时的定子四相静止坐标系BCDE中B、C、D和E相的电流iB、iC、iD和iE变换为同步旋转坐标系的直轴电流id、交轴电流iq，以及另外两个坐标系的z轴电流iz和零序电流i0，即
当开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障时，剩余健康的B、C、D和E四相开绕组分别通入幅值分别为IBm、ICm、IDm和IEm，初相位角分别为
当开绕组五相永磁同步电机A相绕组发生断路故障，开绕组五相永磁同步电机工作于容错控制运行模式时，为了让剩余健康四相开绕组的发热情况相同，控制系统控制剩余健康四相开绕组电流的幅值相同，调整电流初相位角，对剩余健康四相开绕组电流进行重构；控制剩余健康四相开绕组电流的代数和为0，达到抑制零序电流的目的。在上述两个约束条件下，为了使A相断路后剩余健康的B、C、D和E四相开绕组产生的合成磁动势与A相绕组正常时五相开绕组通入幅值为Im的对称电流所产生的合成磁动势幅值和空间位置相同，对剩余健康的B、C、D和E四相开绕组电流进行重构时，电流参数满足下式关系
其中，Im1表示A相绕组断路后容错控制时B、C、D、E相绕组电流的幅值。
取Im1最小的一组解，A相绕组断路后容错控制时重构的四相开绕组电流为
为了生成重构的四相开绕组电流实现A相绕组断路的开绕组五相永磁同步电机进行容错控制，需要对重构的四相开绕组电流进行解耦变换。通过T4s/2s坐标变换可得
由上式可以看出两个电流iz和iβ之间存在下式关系
iz＝0.236iβ
考虑到开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制也采用矢量控制，而且将直轴电流指令设为0，即采取
当
由上面两式可以得到z轴电流指令为
根据上面的分析所设计出的开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制系统框图如图3所示。
控制系统将实际检测到的健康的B、C、D和E四相开绕组电流iB、iC、iD和iE通过变换矩阵T变换为同步旋转坐标系的直轴电流id、交轴电流iq，以及另外2个坐标系的z轴电流iz和零序电流i0。
由与开绕组五相永磁同步电机转子同轴安装的转子位置传感器得到转子位置角电机的θ，再通过解算得到电机的实际转速n。
电机转速指令n*与电机转速实际转速n比较后输入到速度调节器，速度调节器可以是传统的具有PI(比例积分)特性的调节器，也可以是各种智能调节器。速度控制器的输出就是转子同步旋转坐标系的交轴电流指令
系统采用直轴电流指令
速度控制器输出交轴电流指令与作为负反馈的交轴电流iq比较后送入交轴电流控制器，交轴电流控制器可以是传统的具有PI(比例积分)特性的调节器，也可以是各种智能调节器。交轴电流控制器的输出为交轴电压指令
由z轴电流指令的表达式可以看出，其值与电机转子的位置电角度θ有关，是一个交变量。开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制系统利用传统的PI(比例积分)控制器无法有效地控制交变量，因此采用能够跟随频率变化的自适应PR(比例谐振)控制器对z轴电流进行控制。系统中，z轴电流指令与作为负反馈的z轴电流iz比较后送入z轴电流控制器，z轴电流控制器能够跟随频率变化的自适应PR(比例谐振)控制器对z轴电流进行控制。z轴电流控制器的输出为z轴电压指令
为了抑制零序电流，开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制系统也将零序电流指令
直、交轴电流控制器的输出为直、交轴电压指令
控制系统得到的开绕组五相永磁同步电机的A相绕组发生断路故障时的4个电压指令：基波复平面二相静止αβ坐标系α轴电压指令
由基波复平面开绕组五相永磁同步电机二相静止αβ坐标系α坐标轴电压指令
其中，U*为基波空间电压矢量指令U*的模，θ为在基波复平面上基波空间电压矢量指令U*与α轴间的空间电角度，当基波空间电压矢量指令U*从α轴位置开始逆时针旋转时，基波空间电压矢量指令U*与α轴间的空间电角度θ从0开始增大。
当开绕组五相永磁同步电动机发生A相绕组断路故障后，控制系统的控制策略改为开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制模式，两套五相全桥逆变器中输出端原先与A相绕组连接所对应的桥臂停止工作，由两套五相全桥逆变器中各自剩余健康的B、C、D和E等桥臂工作。此时，取基波复平面空间电压矢量的起点为坐标原点，空间电压矢量的终点用“点”表示，得到如图4所示的用圆点表示的A相断路时两套五相全桥逆变器共同工作能够输出的所有基波空间电压矢量、12扇区划分以及容错控制系统用于合成基波空间电压矢量指令可以选择的空间电压矢量分布示意图。图4中所有的“点”代表所有的基波电压矢量的终点，在基波复平面共有28个空间电压矢量。
在进行划分扇区以及选择空间电压矢量时，综合考虑扇区的数目、扇区内空间电压矢量的数目以及空间电压矢量间的大小和角度关系后，将基波复平面平分为12个扇区，每个扇区空间占据30°角度，0°～30°为第I扇区，30°～60°为第II扇区，60°～90°为第III扇区，90°～120°为第IV扇区，120°～150°为第V扇区，150°～180°为第VI扇区，180°～210°为第VII扇区，210°～240°为第VIII扇区，240°～270°为第IX扇区，270°～300°为第10扇区，300°～330°为第XI扇区，330°～360°为第XII扇区。
基波空间电压矢量指令U*必然会处于12个扇区中的某一个扇区内。
当基波空间电压矢量指令U*处于12个扇区中的某一个扇区时，为了产生基波空间电压矢量指令U*，选择这一扇区相对应的5个空间电压矢量进行合成，在这一扇区相对应的5个空间电压矢量中，包含2个必选的空间电压矢量U0-15和U15-0，以及这一扇区内3个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量，控制系统依据开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制策略给出的
在12个扇区中，用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量空间U9-6、U13-6、U8-6、U8-15、U8-7、U8-2、U8-3、U13-3、U12-3、U4-3、U14-3、U4-1、U14-1、U15-1、U6-1、U6-11、U6-9、U6-13、U6-8、U15-8、U7-8、U2-8、U3-8、U3-13、U3-12、U3-4、U3-14、U1-4、U1-14、U1-15、U1-6和U11-6在定子二相静止αβ坐标系α轴和β轴上的投影值分别为：
将在12个扇区中，共有32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量投影到定子三次谐波二相静止坐标系的z轴上时，得到图6所示的A相断路时容错控制系统用于合成z轴电压矢量指令可以选择的z轴空间电压矢量分布图，其中一些z轴电压矢量幅值相同。
在12个扇区中，用于开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制的32个方向不相同且幅值最大的空间电压矢量空间U9-6、U13-6、U8-6、U8-15、U8-7、U8-2、U8-3、U13-3、U12-3、U4-3、U14-3、U4-1、U14-1、U15-1、U6-1、U6-11、U6-9、U6-13、U6-8、U15-8、U7-8、U2-8、U3-8、U3-13、U3-12、U3-4、U3-14、U1-4、U1-14、U1-15、U1-6和U11-6在z轴上的投影值分别为：
图7给出了A相断路时容错控制系统用于合成零序电压矢量指令可以选择的两个零序电压空间电压矢量分布图。由图7可见，当开绕组五相永磁同步电机两套五相全桥逆变器的直流母线电压为UDC时，每个扇区2个必选的空间电压矢量空间电压矢量U0-15和U15-0在基波复平面上定子二相静止αβ坐标系的表达式分别为
其中，
空间电压矢量U0-15和U15-0在z轴上的投影值分别为
空间电压矢量U0-15和U15-0所产生的零序电压分别为和
在12个扇区内A相断路容错控制系统给出的零序电压矢量指令与可选择两个不同的零序电压空间电压矢量之间的关系图如图8所示。也就是，当基波空间电压矢量指令U*处于任何扇区时，都是利用空间电压矢量U0-15和U15-0所产生的零序电压分别为
当基波空间电压矢量指令U*处于第I扇区时，依据控制系统给出的
在扇区I内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间的关系图如图9所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第II扇区时，依据控制系统给出的和四个电压指令，在每一个控制周期Ts，控制系统对第II扇区内所选取的U8-15、U8-7、U8-2、U0-15和U15-0这5个空间电压矢量分配的作用时间分别为
在扇区II内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图10所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第III扇区时，依据控制系统给出的
在扇区III内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图11所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第IV扇区时，依据控制系统给出的
在扇区IV内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图12所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第V扇区时，依据控制系统给出的
在扇区V内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图13所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第VI扇区时，依据控制系统给出的
在扇区VI内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图14所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第VII扇区时，依据控制系统给出的
在扇区VII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图15所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第VIII扇区时，依据控制系统给出的
在扇区VIII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图16所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第IX扇区时，依据控制系统给出的和四个电压指令，在每一个控制周期Ts，对第IX扇区内所选取的U3-8、U3-13、U3-12、U0-15和U15-0这5个空间电压矢量应该分配的作用时间分别为
在扇区IX内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图17所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第X扇区时，依据控制系统给出的
在扇区X内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图18所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第XI扇区时，依据控制系统给出的
在扇区XI内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图19所示。
当基波空间电压矢量指令U*处于第XII扇区时，依据控制系统给出的
在扇区XII内A相断路容错控制系统给出的基波电压矢量指令和z轴空间电压矢量指令分别与可以选择的基波电压矢量和可以选择的z轴空间电压矢量之间关系图如图20所示。
在每个扇区，SVPWM控制器按照本发明提出开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法生成相应SVPWM控制两套五相全桥逆变器功率开关管通断工作，A相断路的开绕组五相永磁同步电机能够平稳运行。
尽管上面仅是对开绕组五相永磁同步电机A相断路容错控制SVPWM生成方法描述，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，会得到开绕组五相永磁同步电机中其它四相中某一相断路容错控制SVPWM生成方法描述；在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。