[發(fā)明專利]一種大功率異步電動(dòng)機(jī)低開關(guān)頻率運(yùn)行控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710317941.1
• 申請(qǐng)日: 2017-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN107231109B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧子廣;葉偉清;洪鶴雋;林靖宇;朱沙;邵磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚;何承鑫

1.一種大功率異步電動(dòng)機(jī)低開關(guān)頻率運(yùn)行控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)、信號(hào)采集：實(shí)時(shí)采集t_k時(shí)刻變流器的直流側(cè)電壓udc(k)、異步電機(jī)定子電流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速ω(k)；

S2)、轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)：在t_k時(shí)刻，利用開關(guān)信號(hào)S_a,b,c(k)和直流側(cè)電壓u_dc(k)合成電機(jī)定子電壓矢量其計(jì)算式為：

在靜止坐標(biāo)系中，異步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶繛椋?/p>

并根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶壳蟮棉D(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠郸?Sub>r(k)，具體計(jì)算表達(dá)式為；

并根據(jù)轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶糠郸?Sub>r(k)與其αβ坐標(biāo)下的分量ψ_rα(k)、ψ_rβ(k)之間的關(guān)系，得到定向角度θ(k)，具體為：

其中，L_r為轉(zhuǎn)子電感，L_m為定轉(zhuǎn)子間互感，L_s為定子電感，R_s為定子電阻；

S3)、磁鏈外環(huán)控制和轉(zhuǎn)速外環(huán)控制：將轉(zhuǎn)速的參考量ω^*和采集到的轉(zhuǎn)速信號(hào)ω(k)作差值后進(jìn)行PI控制得到內(nèi)環(huán)q軸定子電流給定量

通過對(duì)轉(zhuǎn)子磁鏈的參考量ψ_r^*和轉(zhuǎn)子磁鏈幅值ψ_r(k)作差后進(jìn)行PI控制得到內(nèi)環(huán)d軸定子電流給定量

S4)、預(yù)測(cè)電流內(nèi)環(huán)控制：根據(jù)采集得到t_k時(shí)刻異步電機(jī)的定子電流并結(jié)合靜止坐標(biāo)系下的電機(jī)模型：

經(jīng)過一階歐拉離散化，得到下一時(shí)刻的電流預(yù)測(cè)值具體計(jì)算表達(dá)式為：

其中，R_r為轉(zhuǎn)子電阻，σ為電機(jī)漏磁系數(shù)，n_p為電機(jī)極對(duì)數(shù)，采樣周期為T_s；

電流預(yù)測(cè)值根據(jù)磁鏈定向角θ(k)經(jīng)過坐標(biāo)變換之后得到電流預(yù)測(cè)值在d軸和q軸的電流分量i_sd(k+1)、i_sq(k+1)，其具體計(jì)算表達(dá)式為：

由于電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)較大，對(duì)d軸電流分量有很強(qiáng)的濾波作用，能夠允許定子電流矢量在d軸方向進(jìn)行較大范圍的滑動(dòng)，也不會(huì)增加電磁轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，因此設(shè)計(jì)d軸長，q軸短的電流矢量橢圓邊界，降低開關(guān)頻率，具體為：

且0<λ＜1，Δi_min＜g＜Δi_max，

其中，λ為權(quán)值，Δi_min為最小電流誤差，Δi_max為最大電流誤差，通過權(quán)值λ，以及Δi_min、Δi_max來限定d軸和q軸的長度以及橢圓的范圍，從而在紋波范圍內(nèi)降低開關(guān)頻率；

S5)、分別將8個(gè)開關(guān)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的電壓矢量輸入到價(jià)值函數(shù)g中，計(jì)算得到價(jià)值函數(shù)的最小值g_min，保存使得價(jià)值函數(shù)最小的開關(guān)狀態(tài)輸出，產(chǎn)生得到開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)S_a,b,c(k)，通過開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)S_a,b,c(k)控制開關(guān)管的導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)變流器對(duì)電機(jī)的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率異步電動(dòng)機(jī)低開關(guān)頻率運(yùn)行控制方法，其特征在于：步驟S1)中，直流側(cè)電壓udc(k)的采集主要通過電壓傳感器、異步電機(jī)定子電流的采集主要通過電流傳感器、異步電機(jī)轉(zhuǎn)速ω(k)的采集主要通過編碼器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率異步電動(dòng)機(jī)低開關(guān)頻率運(yùn)行控制方法，其特征在于：步驟S5)中，為了減小計(jì)算量，對(duì)價(jià)值函數(shù)g預(yù)先進(jìn)行判斷，對(duì)于g小于Δi_min所對(duì)應(yīng)的開關(guān)量不與替換，繼續(xù)保持原有的開關(guān)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)低開關(guān)頻率下異步電機(jī)的運(yùn)行控制。