[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

一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比控制方法，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。試驗結果表明，本方法能夠在保證永磁同步電動機最大轉矩電流比運行的同時優化其動態特能，實現了電機的高精度控制，保證機械彈性儲能系統平穩高效的儲能。

技術領域

本發明涉及一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比控制方法，屬于電機技術領域。

背景技術

機械彈性儲能系統以機械渦簧為儲能介質。永磁同步電動機(Permanent MagnetSynchronous Motor，PMSM)以其結構簡單、轉矩慣量比高、效率高等優點被選為機械彈性儲能系統的儲能用電機。機械彈性儲能系統通過控制PMSM擰緊機械彈性儲能裝置中的渦簧實現電能到機械能的轉換與存儲。機械彈性儲能裝置作為大型剛性機械部件，儲能時要求PMSM以低速、低損耗運行，但是隨著儲能過程的進行，機械彈性儲能裝置的反向轉矩越來越大，而系統最大輸出轉矩受電機本體和功率模塊最大工作電流限制，故而需要設計一種方法，在帶機械彈性儲能裝置的PMSM運行時，能夠在同等的電流情況下輸出更大的轉矩，這樣就可以存儲更多的能量，并同時減小電機損耗，減少逆變器使用容量，改善動態性能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比(Maximum Torque Per Ampere，MTPA)控制方法，實現電機穩定儲能，同時提升永磁同步電動機低速運行時的輸出轉矩。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

一種帶機械彈性儲能裝置的PMSM最大轉矩電流比控制方法，所述方法首先建立由機械彈性儲能裝置、PMSM、變頻器依次連接而成的機械彈性儲能系統的全系統數學模型；然后根據機械彈性儲能裝置時變轉矩和轉動慣量，設計帶遺忘因子的最小二乘算法辨識方法；在此基礎上，將反推控制與MTPA控制相結合，設計了永磁同步電動機速度反推控制器和電流反推控制器，求得d、q軸的控制電壓；最后將控制電壓輸入到PMSM全系統數學模型中，實現對PMSM的控制。

上述機械彈性儲能用PMSM的控制方法，所述方法包括以下步驟：

a.根據機械彈性儲能用PMSM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