[發明專利]一種基于無源性控制的矩陣變換器-永磁同步電機調速系統和方法

有效

• 申請號: 201810344375.8
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108365788B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 周美蘭;初易新
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/22;H02P21/24;H02P25/024;H02P27/08;H02M1/092
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊紅娟

1.一種基于無源性控制的矩陣變換器-永磁同步電機調速系統實現的調速方法，其特征在于，所述一種基于無源性控制的矩陣變換器-永磁同步電機調速系統包括永磁同步電機PMSM、輸出電流檢測電路、信號調理電路、控制電路、開關管驅動電路、雙向矩陣變換器、無源低通濾波器、電源模塊、輸入電壓檢測電路和三相交流電源；所述控制電路包括負載側電流極性判斷電路；所述永磁同步電機PMSM分別連接雙向矩陣變換器和輸出電流檢測電路，所述雙向矩陣變換器依次連接無源低通濾波器和三相交流電源，所述無源低通濾波器和三相交流電源之間連接輸入電壓檢測電路，所述輸出電流檢測電路和輸入電壓檢測電路分別通過信號調理電路連接控制電路，控制電路通過開關管驅動電路連接雙向矩陣變換器，所述電源模塊分別為輸出電流檢測電路、信號調理電路、控制電路、開關管驅動電路和輸入電壓檢測電路供電；

所述一種基于無源性控制的矩陣變換器-永磁同步電機調速系統實現的調速方法包括以下步驟：

步驟一、輸出電流檢測電路采集永磁電機定子三相電流i_A、i_B、i_C，經過abc/αβ變換，得到α-β坐標系下的電流信號i_α、i_β，再經過αβ/dq變換，得到d-q坐標系下的電流信號i_d、i_q，將i_d、i_q信號和魯棒無源控制器的輸出信號u_d、u_q信號傳輸至自適應滑模速度觀測器，經過自適應滑模速度觀測器運算得到永磁同步電機轉速信號觀測值以及轉子位置角信號觀測值；

步驟二、將給定電機轉速信號和由自適應滑模速度觀測器得到的電機轉速信號觀測值ω_f傳送至自適應模糊滑模軟切換速度控制器，經過調節得到電機q軸電流指令值為了實現永磁同步電機的矢量控制策略，設定電機d軸電流指令值

步驟三、將電機q軸電流指令值和電機給定轉速信號傳輸至魯棒無源控制器，同時將電機定子在d-q坐標系下的電流信號i_d和i_q也傳輸至魯棒無源控制器；

魯棒無源控制器對上述四種信號進行運算和調節得到d-q坐標系下給定電壓信號u_d和u_q，對u_d和u_q進行dq/αβ變換得到雙向矩陣變換器虛擬逆變側給定電壓u_α1和u_β1；

步驟四、通過輸入電壓檢測電路對三相交流電源端三相電壓采樣，得到電源側三線電壓u_A、u_B和u_C；對u_A、u_B和u_C進行abc/αβ變換，得到雙向矩陣變換器虛擬整流側的給定電壓信號u_α2和u_β2；

步驟五、將雙向矩陣變換器虛擬逆變側給定電壓u_α1和u_β1及其雙向矩陣變換器虛擬整流側的給定電壓信號u_α2和u_β2傳輸至電壓矢量、相區以及占空比計算模塊；對u_α1和u_β1進行虛擬逆變側電壓空間矢量計算、扇區計算以及兩路PWM占空比計算；對u_α2和u_β2進行虛擬側電壓空間矢量計算、扇區計算以及兩路PWM占空比計算；對虛擬逆變側和虛擬整流側的扇區信號進行整合得到聯合扇區信號n_v；將虛擬整流側的兩路PWM占空比信號和虛擬逆變側的兩路PWM占空比信號進行合成得到四路聯合PWM占空比信號T₁、T₂、T₃、T₄；

步驟六、應用RBF神經網絡預測算法對電網側功率因數進行調節；通過RBF神經網絡的統計預測功能，通過對虛擬整流側PWM占空比信號進行定時采樣，經過大量數據的有效統計能夠對電網側功率因數進行預測，根據預測結果，產生功率因數校正信號P_r；

步驟七、將四路聯合PWM占空比信號T1、T2、T3、T4、聯合扇區信號n_v、功率因數校正信號P_r傳輸至雙SVPWM調制及其驅動模塊；三種信號共同參與雙SVPWM調制得到18路SVPWM矢量調制波形；將波形傳輸至驅動電路驅動功率開關管實現電機控制。