[發明專利]一種異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201811094161.6
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109302110B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 張永昌;張博越
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/28
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李莎;李弘

1.一種異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制方法，其特征在于包括：

根據外環轉速PI調節器，得到轉矩指令，設定磁鏈幅值指令；

根據計算得到的定子磁鏈和定子電流，預測k+1時刻的定子磁鏈和轉矩；

根據得到的所述轉矩指令和磁鏈幅值指令，得到的所述預測k+1時刻的定子磁鏈和轉矩，構造磁鏈目標函數和轉矩目標函數；

根據得到的所述磁鏈目標函數和轉矩目標函數，計算第一個目標函數：磁鏈目標函數或者轉矩目標函數，根據計算目標函數得到三個最小的解所對應的逆變器產生的三個候選電壓矢量；

根據得到的三個候選電壓矢量，代入并計算第二個目標函數；若第一個目標函數計算的是磁鏈目標函數，則第二個目標函數計算轉矩目標函數；若第一個目標函數計算的是轉矩目標函數，則第二個目標函數計算磁鏈目標函數；

根據計算第二個目標函數得到最優解對應的最優候選電壓矢量，構建逆變器每個開關管的驅動信號；

其中，所述根據計算得到的定子磁鏈和定子電流，預測k+1時刻的定子磁鏈和轉矩的步驟包括：

(1)通過電流采樣得到當前k時刻的定子電流以及重構電壓由全階觀測器計算得到定子磁鏈

(2)根據得到的定子磁鏈和定子電流預測k+1時刻的定子磁鏈和轉矩預測表達式為：

其中p為異步電機極對數，j為虛數單位，R_s為異步電機定子電阻，R_r為異步電機轉子電阻，L_s為異步電機定子電感，L_r為異步電機轉子電感，L_m為異步電機互感，T_sc為采樣周期，Im為取復數虛部，為電機轉速，為候選電壓矢量，U_dc為直流母線電壓，k＝1...7，當k＝7時，U_dc＝0。

2.根據權利要求1所述的一種異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制方法，其特征在于，所述根據外環轉速PI調節器，得到轉矩指令的步驟包括：

設轉矩指令表示為

通過公式計算得出所述轉矩指令，其中k_p和k_i分別為PI調節器中的比例增益和積分增益，s表示微分，表示速度指令，ω_r表示電機實際轉速；

直接設定磁鏈幅值指令

3.根據權利要求2所述的一種異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制方法，其特征在于，所述根據得到的所述轉矩指令和磁鏈幅值指令，得到的所述預測k+1時刻的定子磁鏈和轉矩，構造磁鏈目標函數和轉矩目標函數步驟包括：

設磁鏈目標函數表示為J₁，轉矩目標函數表示為J₂；

構造函數表示為

4.一種異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制裝置，其特征在于，包括：

三相電壓源、異步電機、三相二極管整流橋、直流側電容、異步電機、電壓電流采樣電路、DSP控制器和驅動電路；

其中，電壓電流采樣電路利用電壓霍爾傳感器和電流霍爾傳感器分別采集直流側電壓以及異步電機兩相電流，采樣信號經過信號調理電路后進入DSP控制器轉換為數字信號；

DSP控制器完成如權利要求1～3任意一項所述的異步電機廣義級聯模型預測磁鏈控制方法的運算，輸出六路開關脈沖，然后經過驅動電路后得到逆變器的六個開關管的最終驅動信號。