[发明专利]电机模型计算、感应电机控制方法及其装置、感应电机

说明书

本发明公开了一种感应电机控制方法、装置及感应电机，采用电机模型计算模块代替矢量控制中电流环的PI调节器以及Park逆变换的环节，用电机模型计算模块代替了预测控制中传统的滚动优化模块和目标函数计算模块。整个控制中既没有电流闭环PI控制，也不需要复杂的滚动优化，可以减少调试时间，避免出现转矩脉动大和采样频率高的问题，使控制更加直接有效。

技术领域

本公开属于感应电机控制的技术领域，涉及一种电机模型计算、感应电机控制方法及其装置、感应电机，即一种电机模型计算方法、一种电机模型计算模块、一种感应电机控制方法、一种感应电机控制装置以及基于该控制方法的感应电机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

模型预测控制(Model Predictive Control，MPC)最初出现在上个世纪七十年代，最早应用于工业过程控制，并且取得了长足的发展。由于计算过程对实时性要求很高，直到近些年来才得以在工业过程控制中得以实现并且开始得到广泛的应用。近年来，随着DSP等技术的发展，数字处理器的运算速度的加快，MPC中有限控制集模型预测控制得到了实现，并且在电机控制中得到了应用。传统模型预测控制分为连续型预测控制和有限状态集预测控制。

其中，连续型预测控制在电机方面采用的是显式预测控制方法，显式预测控制将计算过程划分为两部分：一部分作为离线计算；另一部分在线计算。但该方法也存在着比较明显的缺点，由于电机运行状态多变，考虑的因素很多，为了做到精密控制，减少电机转速脉动，需要将运行状态划分为很多分区，不仅查表过程复杂，前期工作量也很大。

有限状态集预测控制方法在电机方面应用时一般表现为模型预测电流控制策略。有限状态集预测控制(Finite-control-set MPC)利用目前变换器离散状态开关的特性，与控制目标相结合，采用枚举的方法。但多步长MPC的计算量随着步长的增多而以T(n)的速度增加，计算量过大导致现在很难在实际中应用。

传统SVPWM是通过坐标变换、磁链定向的方法，将异步电动机等效成直流电动机，分别控制励磁分量和转矩分量，实现对异步电动机的解耦，最后将转子磁链定向坐标系中的电压控制信号经过Park逆变换得到两相静止坐标系的电压控制信号，进而对逆变器进行控制。空间矢量控制模块主要由四个PI调节器构成，其中包括两个电流调节器，一个转速调节器保证转速闭环，一个磁链调节器保证恒磁链调速。其中转速调节器PI参数的设置对电机启动时转速波形影响最大，电流调节器PI参数的设置对电机稳态状态下电流波形影响极大，四个调节器之间存在耦合关系，所以往往需要大量的时间进行反复的调试，并且当PI参数不合适时可能会出现电机失速的问题。

特征模型是由我国吴宏鑫院士提出的一种新的建模方法，最早应用于航空航天领域。如今在智能控制器的设计方面也得到了一定的应用。并且在一些高阶非线性系统可以使用PID调节器等低阶控制器进行控制提供了理论依据。特征建模的基本原理为：结合应用的系统对象的数学特征以及设计过程中对系统的控制性能需求进行数学建模，以此取代传统的依靠系统本身的动力学方程进行数学建模。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本公开的一个或多个实施例提供了一种电机模型计算、感应电机控制方法及其装置、感应电机，实现整个控制中既没有电流闭环PI控制，也不需要复杂的滚动优化，可以减少调试时间，避免出现转矩脉动大和采样频率高的问题，使控制更加直接有效。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电机模型计算方法。

一种电机模型计算方法，该方法包括：

根据特征建模法以及感应电机模型，通过下述公式进行电机模型的计算：