[發(fā)明專利]一種半控型開繞組永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910240858.8
• 申請(qǐng)日: 2019-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN110011588B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 於鋒;趙雙雙;沈晴;郭云翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P21/14;H02P25/022
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發(fā)明公開了一種半控型開繞組永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制方法。首先，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器獲得參考轉(zhuǎn)矩T_e^ref，根據(jù)i_d＝0的控制方式和磁鏈方程計(jì)算得到定子磁鏈幅值參考值ψ_s^ref和負(fù)載角參考值δ^ref，進(jìn)而得到(k+1)時(shí)刻定子磁鏈d軸、q軸和零軸分量幅值參考值；然后，根據(jù)預(yù)測(cè)模型并結(jié)合磁鏈方程在線預(yù)測(cè)(k+1)時(shí)刻定子磁鏈的d軸、q軸和零軸分量，利用(k+1)時(shí)刻定子磁鏈d軸、q軸和零軸分量的參考值和預(yù)測(cè)值建立價(jià)值函數(shù)；最后，通過(guò)最小化價(jià)值函數(shù)獲得逆變器最優(yōu)開關(guān)信號(hào)。本發(fā)明方法避免了價(jià)值函數(shù)中權(quán)重系數(shù)的選擇，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度，并且有效解決了開繞組電機(jī)共直流母線結(jié)構(gòu)中零序電流的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半控型開繞組永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制方法，屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

開繞組電機(jī)是將傳統(tǒng)三相電機(jī)的中性點(diǎn)打開，構(gòu)成具有雙端口的繞組開放式結(jié)構(gòu)，電機(jī)的磁路及結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，開繞組結(jié)構(gòu)電機(jī)不改變傳統(tǒng)電機(jī)的基本性能，并且由于中性點(diǎn)打開之后各項(xiàng)電機(jī)繞組之間的約束關(guān)系不再存在，各項(xiàng)繞組獨(dú)立，可以在一定程度上提高電機(jī)本體的可靠性和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的容錯(cuò)能力。電機(jī)的兩個(gè)接口分別接入變流器，通過(guò)兩端口的變流器協(xié)調(diào)控制，可以將功率分配到兩個(gè)變流器上，較好的滿足了大功率電機(jī)系統(tǒng)對(duì)變流器的需求，因此開繞組電機(jī)控制技術(shù)的研究成為當(dāng)前交流電機(jī)研究的重要拓展方向。

然而，在開繞組結(jié)構(gòu)的電機(jī)中，控制器需要對(duì)更多的開關(guān)器件進(jìn)行開關(guān)控制，一方面加大了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，另一方面對(duì)控制信號(hào)實(shí)時(shí)性有了更高的要求。為降低開繞組電機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性，一種半控型開繞組電機(jī)系統(tǒng)被提出，即采用一組二極管整流橋與一組電壓源型逆變器接至開繞組電機(jī)兩端。由于該拓?fù)淇煽亻_關(guān)器件數(shù)量為傳統(tǒng)開繞組PMSG系統(tǒng)的一半，從而減少了系統(tǒng)控制的復(fù)雜度。但是對(duì)于這種半控型開繞組電機(jī)系統(tǒng)而言，在共直流母線的情況下，變流器調(diào)制產(chǎn)生的共模電壓以及反電勢(shì)三次諧波導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流的零序電流，給系統(tǒng)帶來(lái)了額外的銅耗、溫升及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等負(fù)面效應(yīng)，因此在開繞組電機(jī)的控制中，對(duì)零序電流的抑制是一個(gè)重要內(nèi)容。

基于以上考慮，為了抑制零序電流，有人提出了在三相回路上串電感來(lái)抑制三次及更高次諧波電流的大小，然而串入電感會(huì)增加系統(tǒng)硬件成本和復(fù)雜度，同時(shí)，也會(huì)增加系統(tǒng)的損耗和無(wú)功功率。也有人提出，使用電壓空間矢量調(diào)制時(shí)，采用無(wú)共模電壓的矢量進(jìn)行調(diào)制，消除逆變器產(chǎn)生的零序電壓，此方法適用于感應(yīng)電機(jī)，然而針對(duì)于永磁電機(jī)，永磁體反電勢(shì)中存在三次諧波得不到抑制，同時(shí)該方法只是基于開環(huán)控制，易受各種擾動(dòng)影響，誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種半控型開繞組永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制方法，能夠有效抑制共直流母線結(jié)構(gòu)開繞組永磁電機(jī)的零序電流，并且避免了價(jià)值函數(shù)中權(quán)重系數(shù)的選擇，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。

技術(shù)方案：一種半控型開繞組永磁同步發(fā)電機(jī)模型預(yù)測(cè)磁鏈控制方法，包括如下步驟：首先，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器獲得參考轉(zhuǎn)矩T_e^ref，根據(jù)定子電流d軸分量i_d＝0的控制方式和磁鏈方程計(jì)算得到定子磁鏈幅值參考值ψ_s^ref和負(fù)載角參考值δ^ref，進(jìn)而得到(k+1)時(shí)刻定子磁鏈d軸、q軸和零軸分量幅值參考值再利用編碼器獲得永磁同步電機(jī)的電角度θ并對(duì)k時(shí)刻的三相定子電流進(jìn)行Park坐標(biāo)變換，得到k時(shí)刻定子電流的d軸、q軸和零軸分量i_d(k)、i_q(k)、i₀(k)；然后，根據(jù)預(yù)測(cè)模型并結(jié)合磁鏈方程在線預(yù)測(cè)(k+1)時(shí)刻定子磁鏈的d軸、q軸和零軸分量幅值，利用(k+1)時(shí)刻定子磁鏈d軸、q軸和零軸分量幅值參考值和(k+1)時(shí)刻定子磁鏈d軸、q軸和零軸分量幅值預(yù)測(cè)值ψ_d(k+1)、ψ_q(k+1)、ψ₀(k+1)建立價(jià)值函數(shù)；最后，通過(guò)最小化價(jià)值函數(shù)獲得逆變器最優(yōu)開關(guān)信號(hào)。