[發(fā)明專利]一種五相永磁同步電機一相開路預測電流控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811087118.7 | 申請日： | 2018-09-17 |
| 公開（公告）號： | CN109495055B | 公開（公告）日： | 2022-03-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張志鋒;朱春海;畢猛;王凱東 | 申請（專利權(quán)）人： | 沈陽工業(yè)大學 |
| 主分類號： | H02P29/028 | 分類號： | H02P29/028;H02P29/024;H02P21/00;H02P21/22;H02P25/022;H02P25/22 |
| 代理公司： | 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115 | 代理人： | 周智博;宋鐵軍 |
| 地址： | 110870 遼寧省沈*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 永磁 同步電機 開路 預測 電流 控制 方法 | ||
一種五相永磁同步電機一相開路預測電流控制方法，步驟1：靜止坐標變換矩陣采用非解耦矩陣，平面和x?y平面不再正交。步驟2：選擇控制x?y子平面的y軸方向電壓矢量為零。步驟3：根據(jù)伏秒平衡原理，可以求出對應(yīng)矢量的作用時間，此時在子平面一共得到8個非零合成矢量。這些合成矢量可以保證x?y諧波平面的y軸電流分量為零，從而減小系統(tǒng)損耗。步驟4：應(yīng)用上述合成矢量。步驟5：零矢量和步驟3中的8個非零合成矢量共提供9個可選矢量，由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供的五相永磁同步電機一相開路預測控制，將合成矢量應(yīng)用到故障后的模型預測電流控制中，具體具有以下優(yōu)點：1）代價函數(shù)中不再包含諧波項，簡化了權(quán)重系數(shù)的選擇。2）每個采樣時刻的迭代次數(shù)從16次變?yōu)?次，可以有效減小系統(tǒng)的計算量。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種五相永磁同步電機一相開路預測電流控制，屬于多相電動機的控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
在要求低壓大功率和高可靠性的場合，相比于傳統(tǒng)的三相電機，多相電機驅(qū)動系統(tǒng)獲得了越來越多的關(guān)注，比如電動汽車、船舶電力推進、全電飛機、風力發(fā)電等。容錯性能是多相電機驅(qū)動系統(tǒng)一個突出的特點，當一相或幾相繞組發(fā)生故障時，利用相數(shù)的冗余，在不改變電路硬件結(jié)構(gòu)的前提下，通過適當?shù)目刂撇呗裕軌驅(qū)崿F(xiàn)故障后的無擾容錯運行。
電機故障主要包括開路和短路兩種形式，而短路故障可以通過故障隔離等效為開路形式。故障發(fā)生后，系統(tǒng)不再對稱，會產(chǎn)生大量諧波電流和脈動轉(zhuǎn)矩，影響控制系統(tǒng)的性能。現(xiàn)有的多相系統(tǒng)容錯控制方法主要有兩種：一種是基于解析法的滯環(huán)電流控制，通過求解多元非線性方程組，得到剩余健康相電流的相位和幅值參考，然后通過滯環(huán)比較的方式實現(xiàn)對電流的控制，但該方法計算復雜，無法實現(xiàn)在線計算，并且不適用于大功率場合。另一種采用空間矢量解耦的方法，建立電機故障后的降維解耦數(shù)學模型，并實現(xiàn)基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制，但不同故障類型對應(yīng)的降維解耦模型不同，算法缺乏通用性。
有限集模型預測電流控制采用離散的系統(tǒng)狀態(tài)方程，直接預測下個控制周期被控對象的狀態(tài)，然后枚舉逆變器的開關(guān)狀態(tài)，通過迭代選擇出使目標代價函數(shù)最小的開關(guān)狀態(tài)作為最優(yōu)解輸出。預測電流控制算法簡單，可以同時實現(xiàn)多目標優(yōu)化，易于在線實現(xiàn)。但其也存在明顯的問題：在線計算量大；代價函數(shù)中包含多個性能約束時，權(quán)重系數(shù)的設(shè)計復雜。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的：
本發(fā)明提供一種五相永磁同步電機一相開路預測電流控制方法，其目的是解決以往所存在的問題，其針對現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，在故障后的預測控制中，使用合成矢量可以有效減小計算量，同時代價函數(shù)中不再包含諧波平面的變量，權(quán)重系數(shù)設(shè)計簡單。
技術(shù)方案：
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
步驟1：為保證故障后α-β平面的定子電流為圓形軌跡，靜止坐標變換矩陣采用非解耦矩陣，α-β平面和x-y平面不再正交。
步驟2：對于具有一個中性點并且不與直流母線中點相連的五相電機而言，一相開路后，除去中性點電流之和為零這一約束，系統(tǒng)還有3個控制自由度，其中控制磁鏈幅值和轉(zhuǎn)矩的α-β子平面占據(jù)兩個，因此系統(tǒng)還剩余1個可控自由度，此時選擇控制x-y子平面的y軸方向電壓矢量為零。
步驟3：為了使x-y子平面的y軸方向合成電壓矢量為零，根據(jù)伏秒平衡原理，可以求出對應(yīng)矢量的作用時間，此時在α-β子平面一共得到8個非零合成矢量。這些合成矢量可以保證x-y諧波平面的y軸電流分量為零，從而減小系統(tǒng)損耗。
步驟4：應(yīng)用上述合成矢量，代價函數(shù)由簡化為其中，k1、k2和k3為權(quán)重系數(shù)；為第k+1個采樣時刻的電流參考值，Iα(k+1)、Iβ(k+1)、Iy(k+1)為第k+1個采樣時刻的電流實際值。
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