[发明专利]一种双三电平逆变器开绕组电机模型控制方法

说明书

一种双三电平逆变器开绕组电机模型控制方法，对第k时刻的电压电流转速以及磁链信号进行采样观测，经过PI调节器后得到定子电流d轴分量的给定值及定子电流q分量的给定值并经过反Park变换数学推导得到两相静止坐标系下α、β轴电流给定值根据定子电流预测模型，代入不同的待选电压矢量可以得到k+1时刻的定子电流预测值，并通过零序电流抑制、电压越级跳变控制、中点电位平衡控制及开关频率抑制，对模型进行优化。本发明在矢量控制的基础上对定子电流的α、β轴分量进行单独控制，采用模型预测控制方式对定子电流进行预测及反馈跟踪，并采用零序电流抑制、电压越级跳变控制、中点电位平衡控制及开关频率抑制，实现了多目标的优化。

技术领域

本发明涉及一种电机模型控制方法，特别涉及一种双三电平逆变器开绕组电机模型控制方法。

背景技术

双三电平逆变器共母线结构与双两电平逆变器共母线结构类似，当两台逆变器共用一条支流母线时会产生较大的零序电流，对系统性能造成影响。根据零序电流回路模型，可知零序电流的大小与两台逆变器零序电压的大小有着密切的关联，在第三章中采用在价值函数中直接添加零序电压抑制项虽然能够启动一定的抑制作用，但是当优化目标变多时，在每次迭代时价值函数不能偏向某一控制项，这将导致零序电压难以被完全抑制。

另外，双三电平逆变器在每个控制周期中可选电压矢量繁多，即使是仅将零共模电压矢量作为待选矢量，也还有19种电压矢量可供选择，与三电平逆变器可选矢量类似，这大大增大了矢量选择的难度。电压矢量在从前一时刻切换到下一时刻的过程中，需要保证一级一级的逐级变化，即从“p→o→n”或“n→o→p”变化，不能让电压在正负电平之间直接跳变。当相电压幅值跳变过高时，对逆变电路损伤较大；当线电压幅值跳变过高时，对逆变电路影响不大，但对负载的要求却大大提高。

最后，中点电位平衡控制是双三电平逆变器必须解决的问题，近年来多电平控制技术不断完善，相应的中点电压控制方案也越来越多。中点电压控制可通过硬件或软件方法实现：目前硬件控制方案主要包括在直流侧串联一个大小相等的直流电源、整流输出端增设 Buck-Boost升降压电路等实现中点电压的动态平衡控制，采用硬件控制的方法会增加系统的成本和复杂程度。

目前，国内暂无双三电平逆变器开绕组电机模型控制的研究，仅有双两电平逆变器开绕组电机矢量控制的研究，通过矢量控制输出相应电压矢量，控制开绕组电机，双两电平输出电压矢量比双三电平的少，控制目标更少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，实现多目标优化的双三电平逆变器开绕组电机模型控制方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本发明是一种双三电平逆变器开绕组电机模型控制方法，其特点是，该方法包括如下步骤，

(1)对第k时刻的电压电流转速以及磁链信号进行采样观测，通过磁链给定信号与磁链观测器估算磁链值ψ_r作差，经过PI调节器后得到定子电流d轴分量的给定值通过给定转速ω^*与编码器实际测得的转速ω做比较，定子电流q分量的给定值由PI调节器调整后可得；

(2)以定子电流d轴分量的给定值和定子电流q分量的给定值经过反Park变换数学推导得到两相静止坐标系下α、β轴电流给定值

(3)根据定子电流预测模型，代入不同的待选电压矢量可以得到k+1时刻的定子电流预测值；

(4)从零序电流抑制、电压越级跳变控制、中点电位平衡控制及开关频率抑制这四个方面，利用价值函数比较定子电流给定值与预测值，遴选出使价值函数最小的定子电流预测值，并将其对应的开关状态输出给两台逆变器；

(5)在第k+1个控制周期，重复步骤(1)-(4)的过程，预测k+2时刻的定子电流值，再次选取价值函数最小的定子电流预测值对应的开关状态输出给两台逆变器，以此类推，实现对双三电平逆变器开绕组电机的控制。