[發明專利]基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法

有效

• 申請號: 201810218291.X
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108448991B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 宋戰鋒;周鳳嬌;夏長亮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/13
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述永磁電機電流預測控制方法包括以下步驟：

1)以永磁電機的零階保持離散化模型為基礎，分別引入計算時間延時項和擾動項，獲取永磁電機延時模型和永磁電機擾動模型；

2)以永磁電機擾動模型為基礎，采用狀態空間的方法設計擴張狀態觀測器；

3)根據擴張狀態觀測器獲取電壓矢量引起的電流變化率和電流變化量，根據電流變化率和電流變化量、結合電壓矢量的作用時間獲取控制律，進而獲取控制器；

4)根據永磁電機延時模型及控制器，計算不考慮觀測器時電力拖動閉環系統狀態方程，并基于此設計觀測器的反饋系數。

2.根據權利要求1所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，在步驟1)之前，所述永磁電機電流預測控制方法還包括：

根據階躍響應不變法，對表貼式永磁同步電機在同步旋轉坐標系下連續狀態方程進行離散化處理，獲取永磁電機的零階保持離散化模型。

3.根據權利要求1所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述根據擴張狀態觀測器獲取電壓矢量引起的電流變化率和電流變化量，根據電流變化率和電流變化量、結合電壓矢量的作用時間獲取控制律，進而獲取控制器具體為：

根據擴張狀態觀測器獲取電壓矢量引起的電流變化率和電流變化量；

根據電流變化率和電流變化量、結合電壓矢量的作用時間獲取代價函數；

選取使代價函數最小對應的作用時間，通過作用時間、電壓矢量獲取控制律；

根據電壓矢量、預測狀態、電流變化率、電流變化量、作用時間、控制律獲取控制器。

4.根據權利要求1所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述設計觀測器的反饋系數具體為：

通過電力拖動閉環系統傳遞函數得到閉環系統離散化極點；

獲取閉環系統離散化極點對應的阻尼比和自然振蕩角頻率；

選取觀測器阻尼比和觀測器極點自然振蕩角頻率；采用直接零極點配置的方法確定觀測器的反饋系數。

5.根據權利要求1或2所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述零階保持離散化模型具體為：

采樣周期為T_s，采用階躍響應不變法進行離散化，

零階保持離散化模型為：

式中，τ為時間指數；i_s(k)為k時刻的定子電流矢量；u_s(k)為k時刻的定子電壓矢量。

6.根據權利要求1或2所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述擴張狀態觀測器具體為：

式中，為估計狀態，和為由電機標稱參數計算得到的估計系數矩陣，K_o＝[k_o1,k_o2]^T觀測器的反饋系數矩陣；k_o1、k_o2為觀測器的反饋系數，T表示轉置。

7.根據權利要求3所述的一種基于零階保持離散化模型的永磁電機電流預測控制方法，其特征在于，所述代價函數具體為：

式中，

其中，i_s,ref(k)為同步旋轉坐標系下k時刻給定定子電流矢量，t_i(k)為電壓矢量u_si(k)在該周期的作用時間。