[發明專利]一種基于MRAS和模糊控制的永磁同步電機控制方法

有效

• 申請號: 201210245554.9
• 申請日: 2012-07-16
• 公開（公告）號: CN102769425A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 鄒見效;凡時財;徐紅兵;袁煬
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于MRAS和模糊控制的永磁同步電機控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）、采集永磁同步電機三相電流i_a、i_b、i_c，然后將其轉換到d-q坐標系下，得到d-q軸電流i_d、i_q；

（2）、采用模型參考自適應算法（MRAS），對永磁同步電機的轉子速度進行估計，得到電磁轉速ω_e、d-q坐標系的d軸與電機A相繞組的夾角θ；

2.1）、將d-q軸電流i_d、i_q以及d-q軸電壓u_d、u_q進行以下運算：

id′iq′=id+ψ/Liq,]]>ud′uq′=ud+Rψ/Luq---(1)]]>

其中，R,L分別為永磁同步電機的定子電阻和電感，ψ為基波磁場在定子繞組中產生的磁鏈；

2.2）、然后根據以下公式估計出電磁轉速ω_e：

ωe=kI∫0t(i^d′iq′-id′i^q′)dτ+kP(i^d′iq′-id′i^q′)---(2)]]>

其中，k_I,k_P均為正常數，根據以下公式確定

ddti^d′i^q′=-R/Lωe-ωe-R/Li^d′i^q′+1Lud′uq′---(3)]]>

2.3）、對電磁轉速ω_e進行積分，得到d-q坐標系的d軸與電機A相繞組的夾角θ；

（3）、判斷估計出的電磁轉速ω_e是否大于設定的低轉速閾值，如果大于，則不是低速，進行步驟（4），如果不大于，則為低速，進行步驟（5）；

（4）、將駕駛員通過踏板信號給出的期望轉速與估計出的電磁轉速ω_e進行差值，兩轉速差值通過矢量控制計算得到電機電壓u_d、u_q；

電機電壓u_d、u_q結合夾角θ進行坐標變換，得到兩相靜止電壓u_α、u_β；然后將得到的兩相靜止電壓u_α、u_β，通過SVPWM調制得到功率開關管開通、關斷的脈寬調制信號，驅動三相逆變模塊中的功率器件產生三相正弦電壓，輸出相應的三相電流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步電機旋轉，使得估計出的電磁轉速ωe跟蹤期望轉速從而實現永磁同步電機的控制；

（5）、將d-q軸電流i_d、i_q進行矢量相加，得到電流i_s：

is=id2+iq2---(4);]]>

然后進行模糊控制運算：

5.1）、對電磁轉速ω_e、電流i_s進行標幺化，標幺化公式為：

is*=isisN---(5)]]>

ωe*=ωeωeN---(6)]]>

其中，i_sN和ω_eN分別為額定電流和額定電磁轉速，標幺化后的電磁轉速ω_e*、電流i_s*的大小范圍為0到1；

5.2）、將電磁轉速ω_e*、電流i_s*模糊化為三個狀態：{N,Z,P}，其中，N表示小，Z表示中，P表示大；

模糊規則為：

a、如果i_s*值大，則△u_s*和△θ_*的值為小；

b、如果i_s*值中，并且ω_e*值為小，則△u_s*和△θ_*的值為大；

如果i_s*值中，并且ω_e*值為中，則△u_s*和△θ_*的值為中；

如果i_s*值中，并且ω_e*值大，則△u_s*和△θ_*的值為小；

c、如果i_s*值小，并且ω_e*值為小，則△u_s*和△θ_*的值為大；

如果i_s*值小，并且ω_e*值為中，則△u_s*和△θ_*的值為中；

如果i_s*值小，并且ω_e*值大，則△u_s*的值為中、△θ_*的值為小；

依據電磁轉速ω_e*、電流i_s*模糊化的狀態，通過模糊規則，找到對應的輸出參數△u_s*和△θ_*的模糊化狀態，并依據模糊集隸屬函數確定相應的值；

5.3）、輸出參數△u_s*和△θ_*經過積分，得到u_s*和θ_*；u_s*和θ_*經過逆標幺化得到u_s和θ′；u_s以固定角度45°角進行向量分解，得到電機電壓u_d和u_q；

5.4）、電機電壓u_d和u_q結合夾角θ′進行坐標變換，得到兩相靜止電壓u_α、u_β；然后將得到的兩相靜止電壓u_α、u_β，通過SVPWM調制得到功率開關管開通、關斷的脈寬調制信號，驅動三相逆變模塊中的功率器件產生三相正弦電壓，輸出相應的三相電流i_a、i_b、i_c，控制永磁同步電機旋轉，電磁轉速ω_e不斷提高，直到超過設定的低轉速閾值，從而實現永磁同步電機的控制。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機控制方法，其特征在于，步驟（4）中，所述的低轉速閾值200rad/s。