[發明專利]一種混合勵磁同步電機多目標優化預測控制方法

有效

• 申請號: 201710473171.X
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107342718B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 趙紀龍;景夢蝶;孫向東
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P25/022
• 分類號: H02P25/022;H02P21/00
• 代理公司: 61214 西安弘理專利事務所
• 代理人: 成丹

本發明公開了一種混合勵磁同步電機多目標優化預測控制方法，具體為：在當前k時刻從電機主電路采集電流，電壓信號，送入控制器處理，對電機進行準確初始位置檢測，得出轉子位置角和角速度；將采集的三相電流變換到d?q坐標系下；將k時刻的角速度及電流值送入多目標優化預測控制模塊，根據離散化后的混合勵磁同步電機狀態方程及主功率變換器和勵磁功率變換器的開關信號預測21組k+1時刻的角速度及電流值；選取使評估函數最小的角速度及電流預測值和相應的開關狀態，驅動主功率變換器和勵磁功率變換器。本發明使電機轉矩波動更小、過載能力更強，驅動系統魯棒性更強、動態響應速度更快，實現多個目標綜合最優，提高了系統效率，控制簡單。

技術領域

本發明屬于混合勵磁同步電機控制技術領域，具體涉及一種混合勵磁同步電機多目標優化預測控制方法。

背景技術

為了解決永磁同步電機氣隙磁通難以調節的問題，20世紀80年代末美國學者提出混合勵磁同步電機的概念。混合勵磁同步電機內部存在兩種勵磁源—永磁勵磁源和電勵磁源，結合了永磁同步電機與電勵磁同步電機的優點，同時又回避了兩者的缺點?；旌蟿畲磐诫姍C氣隙磁通由兩種勵磁源提供，永磁體提供氣隙磁通的主要部分，通過電勵磁繞組通入不同大小和方向的電流調節氣隙磁場。當電勵磁繞組通入正向勵磁電流時，增大電磁轉矩，提高電機帶載能力；當電勵磁繞組通入反向勵磁電流時，削弱氣隙磁場達到弱磁升速的目的，拓寬了電機調速范圍。

混合勵磁同步電機具有功率/轉矩密度高，起動轉矩大，低速大轉矩，過載能力強，調速范圍寬等特點，適合作為電動汽車電驅動系統用驅動電機。電動汽車電驅動系統對魯棒性、快速性及效率等均有極高的要求，因此提高混合勵磁同步電機驅動系統的魯棒性、快速響應能力及效率對該類電機在電動汽車領域的應用非常重要?；旌蟿畲磐诫姍C電樞磁場、永磁磁場與勵磁磁場三者高度耦合，非線性程度高，解耦非常困難。電動汽車行駛工況復雜，速度和負載變化頻繁，且負載呈典型的非周期性，所以傳統的線性PI控制器很難保證系統參數變化及負載擾動下混合勵磁同步電機控制系統的魯棒性和快速響應能力。

發明內容

本發明的目的是提供一種混合勵磁同步電機多目標優化預測控制方法，解決了現有混合勵磁同步電機控制技術中存在的魯棒性差、動態響應慢、效率低的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種混合勵磁同步電機多目標優化預測控制方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：在當前k時刻從電機主電路采集相電流i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)和勵磁電流i_f(k)，母線電壓U_dc(k)和勵磁電壓U_f(k)，將采集到的信號經電壓跟隨、濾波、偏置及過壓保護調理后送入控制器進行處理，檢測電機準確初始位置，送入控制器計算得到電機轉子位置角θ_r(k)和角速度ω_r(k)；

步驟2：將步驟1得到的相電流i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)經A/D轉換后，采用Park變換得到兩相旋轉坐標系下的定子直軸電流i_d(k)和交軸電流i_q(k)；

步驟3：將給定轉速ω^*、步驟1得到的勵磁電流i_f(k)和角速度ω_r(k)、步驟2得到的直軸電流i_d(k)和交軸電流i_q(k)送入多目標優化預測模塊；

步驟4：離散化混合勵磁同步電機狀態方程，求出k+1時刻角速度及電流預測表達式；