[發明專利]一種雙饋電機預測功率控制方法和裝置

有效

• 申請號: 201811149720.9
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109193773B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 張永昌;焦健;徐東林
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02P9/00;H02P9/10;H02P101/15
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

1.一種雙饋電機預測功率控制方法，其特征在于包括：

利用傳統有功功率的表達式和擴展無功功率的表達式結合雙饋電機數學模型生成傳統有功功率微分表達式和擴展無功功率微分表達式；

利用一階歐拉離散方法，將得到的所述微分表達式離散化，由當前時刻功率值計算下一時刻功率值；

利用無差拍預測功率控制的方法，根據得到的所述下一時刻功率值計算目標轉子電壓矢量參考值；

利用空間矢量脈寬調制技術SVPWM，得到所述目標轉子電壓矢量參考值所需要的三個電壓矢量及其作用時間，最終得到驅動逆變器開關管的驅動信號；

所述對傳統有功功率的表達式和擴展無功功率的表達式利用雙饋電機數學模型生成傳統有功功率微分表達式和擴展無功功率微分表達式，步驟包括：

設定子電壓為u_s，定子電流為i_s；

設傳統有功功率表示為P_s，擴展無功功率表示為

根據雙饋電機數學模型，定義傳統有功功率表達式為擴展無功功率表達式為其中u′_s為延時1/4T后的定子電壓，“*”表示該變量的共軛值；

結合雙饋電機方程，生成所述傳統有功功率微分表達式為和所述擴展無功功率微分表達式為其中，L_m，L_s，L_r分別為互感、定子自感和轉子自感，R_s，R_r為定子電阻和轉子電阻，u_r為轉子側電壓，i_r為轉子電流值；ω_s,ω_r,ω_sl,分別為當前時刻的雙饋電機同步速、轉速和轉差速，ψ_s為定子磁鏈值，r、s、m分別表示轉子側變量，定子側變量和互感變量。

2.根據權利要求1所述的一種雙饋電機預測功率控制方法，其特征在于所述利用一階歐拉離散方法，將得到的所述微分表達式離散化，由當前時刻功率值計算下一時刻功率值步驟包括：

利用一階歐拉離散方法將得到的所述傳統有功功率微分表達式和擴展無功功率微分表達式離散化，得到離散方法的表達式和其中上標“k”為變量在當前時刻的值，上標“k+1”為變量在下一時刻的值，T_s為系統控制周期；

通過公式：

利用得到的所述傳統有功功率微分表達式、擴展無功功率微分表達式和k時刻計算得到的功率值，計算k+1時刻的功率值。

3.根據權利要求2所述的一種雙饋電機預測功率控制方法，其特征在于，所述利用無差拍預測功率控制的方法，根據得到的所述下一時刻功率值計算目標轉子電壓矢量參考值步驟包括：

設傳統有功功率參考值表示為擴展無功功率參考值表示為目標轉子電壓矢量參考值表示為

通過公式：將下一時刻的功率值定義為功率參考值；

根據得到的所述離散方法表達式，利用功率無差拍預測控制的方法，通過公式：計算轉子側參考電壓矢量，其中，下標“dq”表示轉子坐標系中的dq軸；

通過公式：計算目標轉子電壓矢量參考值。

4.根據權利要求3所述的一種雙饋電機預測功率控制方法，其特征在于，所述利用空間矢量脈寬調制技術SVPWM合成得到的所述目標轉子電壓矢量參考值的三個電壓矢量v₀,v₁,v₂及其作用時間t₀,t₁,t₂，最終得到驅動逆變器開關管的驅動信號。

5.一種雙饋電機預測功率控制裝置，其特征在于，包括：

雙向直流源、雙饋電機、可回收式電網模擬器、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母線電壓、雙饋電機定子側兩相電壓、雙饋電機定子側兩相電流和轉子側兩相電流，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控制器完成權利要求1～4任意一項所述的雙饋電機柔性功率控制方法，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驅動信號。