[發(fā)明專利]一種基于參數(shù)辨識的永磁直線電機(jī)的預(yù)測電流控制方法

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• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108832859A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉敬華;薛瑞;陳曉;趙文祥;陶濤
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/064
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于參數(shù)辨識的永磁直線電機(jī)的預(yù)測電流控制方法。由于溫度、磁飽和等因素會導(dǎo)致電機(jī)參數(shù)發(fā)生化，對電機(jī)控制性能造成影響。本發(fā)明將采用模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的方法對直線電機(jī)的電感進(jìn)行在線辨識，推導(dǎo)電機(jī)電感的參數(shù)自適應(yīng)律，將辨識的電感參數(shù)實(shí)時應(yīng)用到兩矢量預(yù)測電流控制中，消除電機(jī)參數(shù)偏差導(dǎo)致的電流穩(wěn)態(tài)誤差，獲得更好的控制性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直線永磁游標(biāo)電機(jī)領(lǐng)域，具體是一種基于參數(shù)辨識的永磁游標(biāo)直線電機(jī)的預(yù)測電流控制，有利于改善直線電機(jī)的控制性能。

背景技術(shù)

伴隨城市化的發(fā)展，城市軌道交通正在經(jīng)歷突飛猛進(jìn)的變化,隨之而來的是電機(jī)牽引系統(tǒng)研究的興起。近年來，軌道交通系統(tǒng)尤其是其驅(qū)動電機(jī)在向著重量更輕、體積更小、速度更快、運(yùn)行更穩(wěn)定、安全更可靠的模式發(fā)展。因此能夠穩(wěn)定、可靠地控制符合這一特點(diǎn)的直線永磁游標(biāo)電機(jī)成為了保證驅(qū)動系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。

永磁同步電機(jī)控制時所需調(diào)用的電阻、電感和磁鏈等電機(jī)參數(shù)，雖然可以從電機(jī)的銘牌或手冊中獲得，但是電機(jī)經(jīng)過長期運(yùn)行后出廠數(shù)據(jù)會發(fā)生變化，可能導(dǎo)致部分電機(jī)參數(shù)偏差較大。雖然通過離線辨識可以獲取相關(guān)的初始參數(shù)，但是因?yàn)楣ぷ鲿r溫升和磁飽和等因素又會導(dǎo)致電機(jī)參數(shù)實(shí)時變化，使實(shí)際參數(shù)與離線辨識結(jié)果產(chǎn)生一定的偏差。因此有必要對永磁同步電機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行在線辨識研究。

在線辨識是電機(jī)一邊在控制策略控制下正常運(yùn)行，一邊對電機(jī)相關(guān)參數(shù)實(shí)時辨識。其特點(diǎn)是要求在一個采樣周期內(nèi)完成辨識的全部運(yùn)算，利用采集到的新數(shù)據(jù)不斷更新辨識結(jié)果。在線辨識最大優(yōu)點(diǎn)是辨識的過程不影響電機(jī)的正常運(yùn)行，能夠獲得電機(jī)真實(shí)工作時的參數(shù)，而且一般也不需外接測量電路。因此利用在線辨識可以依據(jù)電機(jī)的實(shí)時參數(shù)來對控制器的參數(shù)及時修正，使電機(jī)系統(tǒng)達(dá)到更好的控制性能。常見的辨識算法有頻率響應(yīng)法、模型參考自適應(yīng)法、最小二乘法、擴(kuò)展卡爾曼濾波算法、人工智能算法等，這些算法在參數(shù)辨識方面均有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，有待更深的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于通過辨識算法獲得永磁直線電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，消除永磁直線電機(jī)的 邊端效應(yīng)影響，以達(dá)到對直線電機(jī)有更好的控制。為了更準(zhǔn)確的獲得永磁直線電機(jī)的參數(shù)， 以達(dá)到更好的控制，本發(fā)明通過模型參考自適應(yīng)算法來獲得永磁直線電機(jī)的辨識參數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

基于參數(shù)辨識的永磁直線電機(jī)的預(yù)測電流控制方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：首先推導(dǎo)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下永磁直線電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和永磁直線電機(jī)離散化的預(yù)測控制模型；

步驟2：其次推導(dǎo)預(yù)測兩矢量預(yù)測電流控制算法，應(yīng)用于永磁直線電機(jī)模型中，實(shí)現(xiàn)對永磁直線電機(jī)的兩矢量預(yù)測電流控制；

步驟3：采用模型參考自適應(yīng)的方法對電機(jī)電感和磁鏈進(jìn)行在線辨識，推導(dǎo)電機(jī)電感和磁鏈的參數(shù)自適應(yīng)律，對直線電機(jī)的電感參數(shù)進(jìn)行在線辨識，當(dāng)辨識參數(shù)收斂，獲得辨識的電感參數(shù)；

步驟4：將辨識算法辨識得到的電感參數(shù)，應(yīng)用到兩矢量預(yù)測電流控制模型當(dāng)中去，實(shí)現(xiàn)電機(jī)參數(shù)的實(shí)時更新，將模型參考自適應(yīng)辨識算法和兩矢量預(yù)測電流控制算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，消除電機(jī)參數(shù)變化導(dǎo)致的影響，以達(dá)到永磁直線電機(jī)更好的控制性能。

首先，永磁直線電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和離散化的預(yù)測控制模型推導(dǎo)如下：

隱極式永磁直線電機(jī)滿足L_d＝L_q＝L_s，因此永磁直線電機(jī)在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓方程為：