[發明專利]永磁同步電機無權值模型預測轉矩控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710271697.X
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107017810B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 花為;黃文濤;殷芳博;丁石川
• 申請（專利權）人: 東南大學鹽城新能源汽車研究院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/20;H02P21/14;H02P6/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種永磁同步電機無權值模型預測轉矩控制系統的控制方法，其特征在于：

所述永磁同步電機無權值模型預測轉矩控制系統包括轉速PI控制器、轉矩PI控制器、電流參考計算模塊、定子磁鏈參考計算模塊、優化模塊、逆變器、永磁同步電機、轉矩估計模塊、負載角計算模塊、定子磁鏈預測模塊、編碼器和電流傳感器；

轉速參考值和經編碼器得到的實際轉速做差，差值輸入轉速PI控制器；轉速PI控制器輸出的轉矩參考值與轉矩估計模塊得到的轉矩估計值做差，差值輸入到轉矩PI控制器，同時轉速PI控制器得到的轉矩參考值輸入電流參考值計算模塊；轉矩PI控制器輸出的負載角增量與負載角計算模塊輸出當前時刻負載角相加，相加的和輸入到定子磁鏈參考計算模塊；定子磁鏈參考計算模塊和定子磁鏈預測模塊分別輸出定子磁鏈參考值和定子磁鏈預測值到優化模塊；優化模塊輸出最優開關狀態給逆變器；逆變器輸出最優電壓矢量給永磁同步電機；電流傳感器采集到的兩相電流經過PARK變換后得到交直軸電流，交直軸電流輸入轉矩估計模塊進行轉矩估計；交直軸電流和編碼器得到的轉子位置角輸入負載角計算模塊和定子磁鏈預測模塊，分別進行負載角計算和定子磁鏈預測；

所述永磁同步電機無權值模型預測轉矩控制系統的控制方法包括以下步驟：

步驟一：首先，通過轉速控制器獲得轉矩參考值，根據最大轉矩電流比原則與磁鏈方程計算定子磁鏈幅值參考值，同時利用轉矩控制器獲得負載角增量；

步驟二：然后，通過計算得到的定子磁鏈角和檢測得到的轉子位置角獲得當前時刻的負載角，結合負載角增量與當前時刻負載角得到(k+1)時刻的負載角參考值，進而基于負載角參考值和定子磁鏈幅值參考值得到(k+1)時刻的定子磁鏈參考值；利用定子磁鏈參考值和定子磁鏈預測值建立價值函數；

步驟三：最后，通過優化價值函數獲得最優電壓矢量輸送給永磁同步電機；

所述步驟一中：

計算轉矩參考值T_em^*：檢測電機實際轉速n，將轉速參考值n^*與實際轉速n的差值e_n輸入PI控制器，根據公式(1)獲得轉矩參考值T_em^*；

其中，K_P1和K_I1分別為轉速PI控制器的比例增益和積分增益；

計算負載角增量Δδ_sf：采集兩相電流和實時轉子位置，然后進行PARK變換得到dq軸電流i_d/i_q，根據公式(2)得到轉矩估計T_em；將轉矩參考值T_em^*與轉矩估計模塊的輸出T_em的差值e_T輸入PI控制器，根據公式(3)獲得負載角增量Δδ_sf；

其中，P_r為極對數，為永磁體磁鏈幅值，L_d和L_q分別為直軸和交軸電感，K_P2和K_I2分別為轉矩PI控制器的比例增益和積分增益；

計算電流參考值：基于最大轉矩電流比控制原理，根據公式(4)對求極值，計算最優匹配電流角β；根據公式(5)獲得直軸電流參考值i_d^*，再根據公式計算得到交軸電流參考值i_q^*；

其中，為定子電流矢量幅值；

計算定子磁鏈幅值參考值：將電流參考i_d^*和i_q^*輸入定子磁鏈參考計算模塊，根據公式(6)計算(k+1)時刻的定子磁鏈幅值參考值；