[發明專利]雙參考電壓單矢量開繞組永磁電機預測控制方法和設備

有效

• 申請號: 201910022946.0
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109728756B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 張曉光;李毅
• 申請（專利權）人: 北方工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李弘

本發明公開了一種基于雙參考電壓單矢量開繞組永磁電機預測控制方法和設備。該方法首先通過電流無差拍原理計算出電機的參考電壓矢量，根據參考電壓矢量的位置可確定第一逆變器的電壓矢量，再通過逆變器電壓與電機電壓之間的關系求得第二逆變器的參考電壓矢量，通過第二逆變器參考電壓矢量的位置確定第二逆變器的候選矢量范圍。最終確定第二逆變器的電壓矢量。最后將第一逆變器的電壓矢量和第二逆變器的電壓矢量輸出。相對于傳統開繞組永磁電機模型預測控制方法減小了矢量枚舉法帶來的計算負擔。時效性更強，降低測試成本。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，特別是指一種基于雙參考電壓單矢量開繞組永磁電機預測控制方法和設備。

背景技術

雙邊可控開繞組永磁同步發電機系統(OW-PMSG)因為其容錯性能好、控制方式靈活和多電平調制效果受到越來越多的關注。但是，共直流母線拓撲結構提供了零序電流通路，使系統中存在了零序電流。零序電流會增加系統損耗和增大轉矩脈動，降低整個系統的效率。因此，要想盡可能地消除零序電流，需要直接抑制零序電流。

傳統矢量控制方法中PI控制器參數的調節多且復雜，而模型預測的方法可以省去零序電流環，避免復雜的參數調節。通常電流預測是通過當前電流值通過數學模型預測下一時刻的電流。對于一個兩電平逆變器，有八種開關狀態對應八個電壓矢量，包括六個非零電壓矢量和兩個零電壓矢量。因此，雙逆變器共有8x8＝64種開關狀態組合，與三電平逆變器電壓矢量分布相同。由于有些組合形成的電壓矢量相同，雙逆變器共有19個不同的電壓矢量，其中18個非零矢量和1個零矢量。要是從這19個電壓矢量中通過枚舉法選出最優矢量將增加整個控制算法在實際應用中的計算量。

發明內容

有鑒于前述傳統開繞組永磁電機模型預測中存在的不足。本發明的目的在于提出一種基于雙參考電壓單矢量開繞組永磁電機預測控制方法和設備。從而減少了計算數據量，降低了PI控制器參數調節復雜度，減少了測試控制難度。

基于上述目的，本發明提供了一種基于雙參考電壓單矢量開繞組永磁電機預測控制方法，包括：

根據電流無差拍控制原理計算在同步旋轉坐標系上的電機參考電壓矢量；

根據所述電機參考電壓矢量計算得到所述電機參考電壓矢量的角度，從而得到所述電機參考電壓矢量的位置，根據所述電機參考電壓矢量的位置確定第一逆變器的電壓矢量；

根據所述第一逆變器的電壓矢量與所述電機參考電壓矢量計算得到第二逆變器的參考電壓矢量；

再根據第二逆變器的參考電壓矢量在其自身所有矢量所形成的矢量六邊形內的位置，確定所述第二逆變器的候選電壓矢量范圍和數量；

從所述第二逆變器的候選電壓矢量范圍中選取所述第二逆變器的電壓矢量；

將所述第一逆變器的電壓矢量和所述第二逆變器的電壓矢量分別輸入到所述第一逆變器和所述第二逆變器。

在所述同步旋轉坐標系上的d軸、q軸和0軸的電機參考電壓矢量的方程式為：