[發明專利]一種基于參數辨識的永磁直線電機的預測電流控制方法

在審

• 申請號: 201810383792.3
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108832859A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 吉敬華;薛瑞;陳曉;趙文祥;陶濤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/064
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于參數辨識的永磁直線電機的預測電流控制方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1：首先推導旋轉坐標系下永磁直線電機的數學模型和永磁直線電機離散化的預測控制模型；

步驟2：其次推導預測兩矢量預測電流控制算法，應用于永磁直線電機模型中，實現對永磁直線電機的兩矢量預測電流控制；

步驟3：采用模型參考自適應的方法對電機電感和磁鏈進行在線辨識，推導電機電感和磁鏈的參數自適應律，對直線電機的電感參數進行在線辨識，當辨識參數收斂，獲得辨識的電感參數；

步驟4：將辨識算法辨識得到的電感參數，應用到兩矢量預測電流控制模型當中去，實現電機參數的實時更新，將模型參考自適應辨識算法和兩矢量預測電流控制算法相結合，實現閉環控制，消除電機參數變化導致的影響，以達到永磁直線電機更好的控制性能。

2.根據權利要求1所述的基于參數辨識的永磁直線電機預測電流控制方法，其特征在于，永磁直線電機的數學模型和離散化的預測控制模型推導如下：

步驟1.1，隱極式永磁直線電機滿足L_d＝L_q＝L_s，因此永磁直線電機在dq旋轉坐標系下的電壓方程為：

式中，u_d,u_q為定子dq軸電壓(V)；i_d,i_q為定子dq軸電壓(A)；R為定子相電阻(Ω)；L_d,L_q,L_s分別為定子d軸電感，定子q軸電感，定子電感(H)；ψ_f為電機永磁體磁鏈(W_b)；ω_e是永磁直線電機的電角速度；

步驟1.2，將電機電流選為狀態變量，永磁直線電機的狀態方程可以表示為：

由于采樣周期T_s足夠小，可以采用一階泰勒公式對電流狀態方程進行離散化，即近似認為：

步驟1.3，通過變換能夠得到離散化后的永磁直線電機預測電流模型如下所示：

式中，系數矩陣

3.根據權利要求2所述的基于參數辨識的永磁直線電機預測電流控制方法，其特征在于，兩矢量預測電流控制算法如下：

傳統預測電流控制在一個控制周期內僅作用一個電壓矢量，兩矢量預測電流控制是在一個控制周期作用一個非零電壓矢量和一個零電壓矢量，進而分配兩個矢量的作用時間，實現更好的控制性能，由于零電壓矢量的確定，僅需要選擇一個最優的非零電壓矢量，最優非零電壓矢量的選擇依據是距離參考電壓矢量的距離最小，總結來說是參考電壓矢量所在扇區的角平分線上的基本電壓矢量為最優非零電壓矢量，參考電壓矢量可以表示為：

式中為定子電流的參考值，為k時刻的定子電流，L_s為定子電感，T_s為采樣周期,E^k為電機的反電動勢；

假設選擇的非零電壓矢量為u_opt，其作用時間為t_i，定義根據參考電壓矢量與非零電壓矢量之間的誤差矢量為根據數學關系可知，當Δu垂直于u_opt時，Δu有最小值，由矢量運算可以得到u_opt和之間的夾角θ₁滿足下式：

根據余弦的定義可知：

進而，非零電壓矢量的作用時間可以表示為：