双电池供电下的六相永磁同步电机（PMSM）具有容错能力强、控制自由度大、模块化驱动便捷及效率高等优势。然而，电池供电不平衡会导致通道间电流失衡，从而降低电机的负载能力与控制性能。针对该问题，本文提出一种基于扩张状态观测器的比例积分（ESO-PI）控制器的通道间电流平衡控制策略。该方法通过估计并补偿......x-y实时由电源不平衡引发的子空间畸变电流，进而抑制子空间的交流分量。由此确保系统的通道间电流平衡能力、读档容量及容错性。首先基于矢量空间分解（VSD）理论建立双电池供电下的六相永磁同步电机数学模型，并深入分析电源不平衡的影响；随后设计扩张状态观测器-比例积分（ESO-PI）控制器以估计x-y子空间电流与总扰动。本文通过理论分析验证了所提出策略对中低频交流分量的抑制性能。最终，多种工况下的实验结果证实了该控制策略的优越性。

图形摘要

引言

六相永磁同步电机（PMSM）凭借其高转矩密度、低转矩脉动以及强容错能力，在学术界与工业界获得了广泛关注[[1], [2], [3]]。然而，若两组逆变器由单一电池组供电，当电池出现故障时将无法保证电机的高效可靠运行[4]。为解决该问题，文献[5]提出了双电池供电的六相PMSM新架构，其每组电压源逆变器（VSI）均由独立电池进行供电。与此同时，由单一电池供电与三相电压源逆变器（VSI）构成的三相电机绕组组合称为一个通道。该配置确保即使其中一块电池失效，剩余电池仍可为电机持续供电，从而提升系统驱动的可用性。该拓扑结构具有高自由度、模块化控制及运行效率高等优势，符合电动汽车（EV）的发展趋势。针对双电池供电需求，学者们在电机驱动领域已展开相关研究。例如，文献[6]开发了集成前馈补偿器的双电池供电系统以研究电机转矩脉动抑制。文献[7]通过采用功率分配策略实现了不同工况下双电池供电的最优功率流。文献[8]构建了虚拟平衡系统模型，使系统在双电池供电功率分配不平衡时仍能保持高性能运行。此外，由此带来的控制自由度提升为双电源供电系统的应用奠定了坚实基础。
在实际系统运行中，由于电池内阻老化、温度变化及读档条件的影响，电池荷电状态(SOC)无法完全保持一致，双电池供电不均衡现象不可避免[9]。此外，不均衡供电会导致双通道间电流分配不均，进而在系统中产生更多不同阶次的交流(AC)分量。x-y子空间[10]。在高读档运行工况下，通道间电流失衡可能导致负载能力下降、电机过热及效率降低[11,12]。
针对双电源供电六相永磁同步电机(PMSM)的相间电流失衡问题，学者们已陆续展开研究。近期研究主要集中于脉宽调制(PWM)技术，探索不平衡供电条件下的策略优化[[13], [14], [15]]。文献[13]提出了一种基于双电池不平衡供电六相PMSM的改进型SVPWM技术，但其有效工作范围受限于双电池电压比，且未考虑电压矢量的负动作时间。在文献[14]中，采用电压比例因子对逆变器开关电压进行校正；文献[15]则提出一种改进型空间矢量脉宽调制技术，消除了基本矢量作用时间的非负约束。这些方法共同有效解决了上述问题。然而，文献[14,15]所述方法存在计算量较大、算法相对复杂的局限性。从控制器实现角度考虑，可通过减少运算量实现性能优化。因此，仍需深入研究替代性控制策略方案。
在单电池供电条件下，传统电流控制通常采用两个比例积分(PI)调节器来管理x-y子空间中的电流，从而抑制电流谐波和绕组组间的不平衡[16,17]。然而，PI调节器的有限带宽使其对显著的交流分量无能为力。x-y由供电不平衡引起的子空间。文献[18,19]提出在PI控制器上叠加谐振控制器以补偿电流不平衡。然而，谐振控制器的特性对离散化方法高度敏感[20]，这可能会在一定程度上降低系统的稳定性。文献[21]提出了一种基于自适应线性神经元（ALN）控制器的电流平衡抑制策略。该方法在目标谐振频率处无谐振极点漂移，从而实现了更好的电流平衡性能。但该方法仅考虑了二次和六次交流扰动抑制x-y子空间。综上所述，现有方法通常依赖于精确的数学模型，其中多数针对特定谐波进行补偿[18,21]，或在实施过程中涉及较大计算负担[14,15]。为此，本文提出基于扩张状态观测器的比例-积分（ESO-PI）控制策略。在双电池供电的六相永磁同步电机系统中，针对不平衡电流与交流分量的不确定性，x-y该子空间可视为总扰动，可通过ESO实时观测并补偿。该方法不依赖于精确数学模型，具有精度高、动态响应快的特点。与众多仅关注特定阶次电流抑制的策略[18,21]不同，基于ESO的方法无需依赖精确数学模型，且能覆盖所有阶次交流分量，理论上可实现完全消除[[22], [23], [24]]。
本文结构如下。第二章基于矢量空间分解（VSD）解耦方法建立了双电池供电驱动六相永磁同步电机的数学模型，同时分析了非对称供电条件下电压电流关系及各子空间电流特性。第三章提出ESO-PI控制策略，并通过传递函数推导、性能分析、稳定性分析等方法对所提控制器的性能进行系统论证。第四章通过实验验证了所提方法的有效性。第五章对全文研究内容进行总结。

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