[发明专利]一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法有效

专利信息
申请号: 201910618753.1 申请日: 2019-07-10
公开(公告)号: CN110336501B 公开(公告)日: 2020-10-23
发明(设计)人: 董砚;张现磊;荆锴;梁晶;刘学奥 申请(专利权)人: 河北工业大学
主分类号: H02P6/34 分类号: H02P6/34;H02P21/22;H02P21/05
代理公司: 天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙) 12210 代理人: 付长杰
地址: 300130 天津市红桥区*** 国省代码: 天津;12
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 内嵌式 永磁 同步电机 模型 预测 控制 方法
【权利要求书】:

1.一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法,该方法包括以下步骤:

步骤1、建立内嵌式永磁同步电机离散数学模型:

内嵌式永磁同步电机在同步旋转坐标系(dq)下的数学模型为式(1):

式中,ud、uq分别为d轴和q轴电压;id、iq分别为d轴和q轴电流;Ld、Lq分别为d轴和q轴电感;we为电机电角速度,为永磁磁链;Rs为定子电阻;

令反电动势E1、E2为式(2):

在同步旋转坐标系(dq)下,E1、E2可以认为是直流量,则式(1)转化为式(3):

应用一阶前向欧拉法将式(3)进行离散,得内嵌式永磁同步电机离散数学模型为式(4):

式中,id(k)、iq(k)分别为定子电流在k时刻d、q轴测量值;ud(k)、uq(k)分别为定子电压在k时刻d、q轴分量的测量值;分别为定子电流在k+1时刻d、q轴预测值;E1、E2分别为d、q轴反电动势;Ts为采样时间;

步骤2、优化模型预测控制价值函数:

价值函数用式(13)表示:

其中给定无差拍电压矢量d、q轴分量用式(9)表示:

式中,为定子电流在d、q轴分量的给定值,用式(6)定义:

根据式(9)计算将与7个基本电压矢量的d、q轴分量ud、uq带入式(13),从中选取使价值函数g最小的电压矢量作为第一个最优电压矢量Vopt1

步骤3、优化双矢量模型预测控制器设计:

在选出Vopt1的基础上,再进行一次电压矢量选择来确定第二个最优电压矢量Vopt2,具体过程是:

在进行Vopt2选择时,将Vopt1和剩下的6个基本电压矢量分别组合,并且预先分配两个电压矢量Vopt1和Vopt2的作用时间;然后利用内嵌式永磁同步电机离散数学模型式(4)的同时,考虑两个电压矢量的作用时间,得式(14):

式中,topt1是第一个最优电压矢量Vopt1的作用时间,Ts-topt1是第二个最优电压矢量Vopt2的作用时间;ud_opt1、uq_opt1分别为Vopt1对应的定子电压d、q轴分量;udj、uqj分别为第二个最优电压矢量Vopt2对应的d、q轴电压分量;

采用q轴电流无差拍来计算两个最优电压矢量Vopt1和Vopt2的作用时间,即在一个采样周期中,通过分配Vopt1和Vopt2的作用时间,使得iq在k+1时刻达到给定值即得式(15):

根据式(15)得出最优电压矢量Vopt1的作用时间为式(16):

式中,sopt1、sj分别为Vopt1和Vopt2作用时q轴电流iq的变化率;

由于Vopt1和Vopt2共同作用一个采样周期Ts,所以将uq=uq_opt1,uq=uqj分别代入式(3),得式(17):

将式(17)代入式(16),得式(18):

其中,第一个最优电压矢量Vopt1的作用时间为:topt1;第二个最优电压矢量Vopt2的作用时间为:Ts-topt1

将第一个最优电压矢量Vopt1的q轴分量uq_opt1与剩下的6个基本电压矢量的q轴电压分量uqj分别代入式(17)和式(18),得到6组电压矢量在一个采样周期的作用时间组合:topt1、Ts-topt1;将6组矢量作用时间代入式(14),得到6组电压矢量组合在当前时刻的ud、uq值;再通过价值函数,得到6个价值函数值,选择使价值函数g最小的电压矢量Vj作为第二个最优电压矢量Vopt2

步骤4、三相定子电流的产生以及采样:

将上述的两个最优电压矢量Vopt1、Vopt2以及各自作用时间topt1、Ts-topt1输入到脉冲发生器,产生一组对应作用时间的电压矢量脉冲;然后将两个电压矢量脉冲和各自作用时间输入到三相逆变器,通过三相逆变器逆变出三相特定相角和幅值的定子电流,经过霍尔传感器采样模块对三相定子电流进行采样,同时将三相定子电流输入到内嵌式永磁同步电机,驱动内嵌式永磁同步电机运行;将采样得到的三相定子电流经变换后得到两相旋转坐标系dq轴电流信号反馈值id、iq反馈到步骤1,进行下一个采样周期的预测。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于河北工业大学,未经河北工业大学许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201910618753.1/1.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top