[發(fā)明專利]一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710679565.0
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107482961B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李冰;劉石
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P21/30;H02P21/05
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發(fā)明公開了一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法，針對無刷雙饋電機(jī)采用傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制方法存在著轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動大、開關(guān)頻率不固定等問題，在分析傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制產(chǎn)生脈動原因的基礎(chǔ)上，根據(jù)無刷雙饋電機(jī)的狀態(tài)方程，結(jié)合預(yù)測控制思想，根據(jù)當(dāng)前電流、轉(zhuǎn)矩和磁鏈預(yù)測下一時刻的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用一個控制周期內(nèi)轉(zhuǎn)矩脈動最小化原則計算出非零電壓矢量作用的時間，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動。本發(fā)明的優(yōu)點在于：與傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制相比，本控制方法能在最大程度上轉(zhuǎn)矩脈動，并保持了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、控制簡單的優(yōu)點，改善了系統(tǒng)的控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法。

背景技術(shù)

無刷雙饋電機(jī)(Brushless Doubly-Fed Machines，BDFM)由兩套獨立的定子繞組(功率繞組和控制繞組)和特殊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、無電刷、運(yùn)行可靠、所需變頻器裝置容量較小等特點。直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control，DTC)具有控制結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快、魯棒性強(qiáng)、對電機(jī)參數(shù)依賴性小等優(yōu)點，解決了矢量控制中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計算量大、對參數(shù)變化敏感等問題。傳統(tǒng)DTC采用雙滯環(huán)控制器對轉(zhuǎn)矩和磁鏈進(jìn)行分別控制，在每個采樣周期中僅有一個電壓矢量起作用，無法實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩和磁鏈誤差的完全補(bǔ)償，從而造成轉(zhuǎn)矩和磁鏈的脈動較大。

為了解決直接轉(zhuǎn)矩控制存在的轉(zhuǎn)矩脈動問題，近年來國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究，提出了若干改進(jìn)方法，如采用電壓空間矢量調(diào)制(SVM-DTC)、離散空間電壓矢量、模糊控制、預(yù)測控制等方法，均可降低轉(zhuǎn)矩的脈動。現(xiàn)有技術(shù)提出的SVM-DTC算法可以有效的減小轉(zhuǎn)矩脈動，但計算量較大，同時需要更多的電機(jī)參數(shù)；現(xiàn)有技術(shù)提出的離散空間矢量(DSVM)調(diào)制的方法保持了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制魯棒性好的優(yōu)點，但控制精度的提高是以細(xì)分電壓矢量為前提，增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性；采用模糊控制算法，具有良好的動態(tài)性能，有效降低了轉(zhuǎn)矩脈，但狀態(tài)器中各變量隸屬度制定具有一定的不確定性，如隸屬度選擇不合適，系統(tǒng)的性能將變差；采用改進(jìn)的模糊DSVM-DTC控制策略，雖然改善了轉(zhuǎn)矩和速度的脈動控制效果，但模糊控制器采用了5個輸入量，模糊控制規(guī)則制定較復(fù)雜。

本發(fā)明通過一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法，對無刷雙饋電機(jī)的狀態(tài)方程進(jìn)行分析，結(jié)合預(yù)測控制思想，根據(jù)當(dāng)前電流、轉(zhuǎn)矩和磁鏈預(yù)測下一時刻的轉(zhuǎn)矩和磁鏈，采用一個控制周期內(nèi)轉(zhuǎn)矩脈動最小化原則計算出非零電壓矢量作用的時間，在一個控制周期中，有效電壓矢量作用部分時間，零電壓矢量作用其余時間，從而減小轉(zhuǎn)矩脈動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法，能有效的解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為了實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種無刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動最小化控制方法，包括如下步驟：

S1：通過電壓電流傳感器采集三相坐標(biāo)下的功率繞組電壓u_pa、u_pb、u_pc，功率繞組電流i_pa、i_pb、i_pc，控制繞組電壓u_ca、u_cb、u_cc，控制繞組電流i_ca、i_cb、i_cc增量編碼器測得的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n_r，經(jīng)過3/2坐標(biāo)變換后得到轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電壓電流u_qp、u_dp、i_qp、i_dp、u_qc、u_dc、i_qc、i_dc、i_qr、i_dr；