[發明專利]一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比控制方法

有效

• 申請號: 201610540776.1
• 申請日: 2016-07-12
• 公開（公告）號: CN106655945B
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 余洋;鄭曉明;米增強;李曉龍;孫辰軍;魏明磊
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;國網河北省電力公司
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比控制方法，其特征是，所述方法首先建立由渦簧箱、永磁同步電動機和變頻器依次連接而成的帶機械彈性儲能裝置永磁同步電動機的全系統數學模型；然后根據儲能裝置的性能特點，設計帶遺忘因子最小二乘法辨識算法，將其應用于辨識儲能裝置的轉矩和轉動慣量；再通過最大轉矩電流比控制器的原理，求得d、q軸電流的關系，并在此基礎上設計反推控制器，求得d、q軸的控制電壓；最后將控制電壓輸入到永磁同步電動機全系統數學模型中，實現對永磁同步電動機的控制；具體方法包括以下步驟：

a.根據機械彈性儲能用永磁同步電動機的實際運行參數，建立機械彈性儲能裝置的全系統數學模型：

T_L＝T_L0+c₁δ＝T_L0+c₁ω_st

u_d＝R_si_d+pψ_d-n_pω_rψ_q

u_q＝R_si_q+pψ_q+n_pω_rψ_d

ψ_d＝L_di_d+ψ_f

ψ_q＝L_qi_q

J_mpω_r＝T_e-B_mω_r-T_L

其中：T_L為渦簧箱機械扭矩，J_L為渦簧箱轉動慣量，T_L0為渦簧儲能時的初始扭矩，ω_s、δ分別為渦簧芯軸的轉速和轉過的角度，c₁為渦簧扭矩系數，E、l、b和h分別為儲能渦簧的材料彈性模量、長度、寬度和厚度，t為時間，J_e為渦簧完全釋放時的轉動慣量，n_s為渦簧總的儲能圈數，u_d、u_q為定子d、q軸電壓，i_d、i_q為定子d、q軸電流，L_d、L_q為定子d、q軸電感，ψ_d、ψ_q為定子磁鏈d、q軸分量，ψ_f為永磁體磁通，R_s為定子相電阻，p為微分算子，n_p為轉子極對數，ω_r為轉子機械角速度，J_m為轉動慣量，T_e為電磁轉矩，B_m為粘滯阻尼系數

b.根據渦簧箱負載特性建立轉矩和轉動慣量帶遺忘因子最小二乘辨識方法

式中，是η的估計值，L和P分別為增益矩陣和協方差矩陣，T_s為采樣周期，k為采樣點，σ是遺忘因子，σ∈(0，1]，σ太小不利于提高算法的估計精度，σ＝1輸出數據會出現飽和，根據實際情況，選擇σ＝0.9

c.基于MTPA設計反推控制器：

其中：e_ω、e_d和e_q是定義的ω_r、i_d和i_q的誤差變量，ω_ref、i_dref和i_qref分別為ω_r、i_d和i_q的參考值，為i_dref、i_qref的導數，k_ω、k_d、k_q為正的控制增益

d.將控制電壓u_d和u_q輸入到永磁同步電動機全系統數學模型，實現對機械彈性儲能系統的控制。