[发明专利]一种电力系统用永磁同步电机智能控制方法

摘要

本发明公开了一种电力系统用永磁同步电机智能控制方法，该智能控制方法在正弦脉宽调制(SPWM)中注入了三相载波，从而使得逆变器输出电流中包含了与注入三相载波同频率的旋转信号，为位置信号的获得奠定了基础，通过带通滤波器BPF滤波与位置观测器进行信号处理后，即可实现无需位置传感器便可简单易行地获得电机转子位置信号以及反馈的速度信号，从而降低成本、减小体积，且可适用于恶劣环境中；然后，在速度调节中采用了滑模控制器来代替传统的速度PI控制器，增加了系统的抗扰动能力；最后在电流调节中采用了预测控制器来代替传统的电流PI控制器，解决了传统电流PI控制器的滞后特性，提高了系统的带宽和动态性能，更适合于电力系统中采用。

主权项

一种电力系统用永磁同步电机智能控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)通过霍尔传感器采集电机的电流i_a、i_b，然后将其通过abc/dq变换器得到d‑q坐标系下实际电流值i_d和i_q；(2)在正弦脉宽调制(SPWM)中注入三相载波，再将经逆变器逆变出来的电流i_a、i_b，通过带通滤波器BPF滤波后，得到与注入三相载波同频率的特定谐波电流i_ap和i_bp，然后经过位置观测器进行信号处理，获得电机转子位置信号θ以及反馈的速度信号转子机械角速度ω_r；(3)将给定转速ω_r^*与反馈的速度ω_r送入滑模控制器进行处理，得到具有抗扰动能力的给定电流i_q^*，再将给定d‑q轴电流i_d^*送入预测控制器，同时将上一次输出的d‑q轴电压U_d^*(k‑1)、U_q^*(k‑1)以及上一次反馈回来的电流i_d(k‑1)和i_q(k‑1)一同送入预测控制器，得到预测出的d‑q轴电压U_d^*(k)和U_q^*(k)，其预测表达式为：U_d^*(k)＝A₁i_d(k‑1)+A₂i_d^*(k)+A₃i_q(k‑1)+A₄U_d^*(k‑1)U_q^*(k)＝B₁i_q(k‑1)+B₂i_q^*(k)+B₃i_d(k‑1)+B₄U_q^*(k‑1)其中，k为第k个控制周期，k‑1表示第k‑1个周期，即上一个周期，U_d^*(k)和U_q^*(k)分别为预测出的第k个控制周期的d‑q轴电压，i_d^*(k)和i_q^*(k)分别为第k个控制周期内给定的d‑q轴电流，A₁、A₂、A₃、A₄为U_d^*(k)的调节参数，B₁、B₂、B₃、B₄为U_q^*(k)的调节参数，根据电机自身不同的特性决定；(4)将得到的预测出的d‑q轴电压U_d^*(k)和U_q^*(k)经过坐标变换得到三相电压U_a^*、U_b^*、U_c^*，再结合注入的三相载波一同送入正弦脉宽调制(SPWM)中得到各自功率管开通、关断的脉宽调制信号，再通过逆变器输出电机的三相电流来控制电机跟随给定信号智能运行。