[發明專利]一種永磁同步電機動態有限狀態集模型預測轉矩控制方法

有效

• 申請號: 201911215132.5
• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110943663B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 李耀華;秦輝;蘇錦仕;秦玉貴;趙承輝;周逸凡
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: H02P21/20
• 分類號: H02P21/20;H02P21/28;H02P6/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種永磁同步電機動態有限狀態集模型預測轉矩控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立表面式永磁同步電機傳統有限狀態集磁鏈和轉矩預測模型；

S2、基于表面式永磁同步電機傳統有限狀態集磁鏈和轉矩預測模型，獲得在不同電壓矢量的角度和幅值作用下，電機轉矩和定子磁鏈變化量的簡化計算模型，分析得到電壓矢量角度和幅值對電機磁鏈和轉矩的作用規律，電壓矢量角度和幅值對電機磁鏈和轉矩的作用規律為：電壓矢量幅值與轉矩變化大小呈線性關系；電壓矢量和轉子磁鏈的夾角與轉矩變化大小呈正弦關系；電壓矢量幅值與磁鏈幅值變化大小呈線性關系；電壓矢量和定子磁鏈的夾角與磁鏈幅值變化呈余弦關系，電機轉矩和定子磁鏈變化量計算簡化為：

其中，為電壓矢量幅值，Δt為電壓矢量的作用時間，為當前時刻定子磁鏈觀測值，p為電機極對數，ψ_f為轉子永磁體磁鏈幅值，α為當前時刻作用到定子繞組上的電壓矢量與定子磁鏈夾角，δ(k)為當前時刻電機轉矩角，L_d為定子繞組直軸電感分量；

S3、結合電壓矢量角度和幅值對電機磁鏈和轉矩的作用規律，設計模糊控制器，使用模糊控制確定備選電壓矢量集，設計模糊規則，模糊控制器的輸入變量為轉矩誤差E_T和磁鏈誤差E_ψ，轉矩誤差E_T論域為[-2N.m，2N.m]，分為5個模糊子集{NB，NS，ZO，PS，PB}；磁鏈誤差E_ψ論域為[-0.002Wb，0.002Wb]，分為3個模糊子集{NB，ZO，PB}；每個控制周期模糊控制器的輸出變量為3個備選電壓矢量的角度和幅值；備選電壓矢量在定子磁鏈坐標下的角度論域為[-π,π]，為13個離散的角度值備選電壓矢量幅值輸出論域為[0，1]，分為3個模糊子集{λ₁，λ₂，λ₃}，λ₃為0；

結合電壓矢量角度和幅值對電機磁鏈和轉矩的作用規律，設計的模糊規則為：當磁鏈誤差E_ψ為ZO時，以轉矩控制優先：

當轉矩誤差為NB時，備選電壓矢量與轉子磁鏈夾角分別為幅值為λ₁；

當轉矩誤差為NS時，備選電壓矢量與轉子磁鏈夾角分別為0，幅值為λ₂；

當轉矩誤差為ZO時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為0，0，0，幅值為λ₃，即為零電壓矢量；

當轉矩誤差為PS時，備選電壓矢量與轉子磁鏈夾角分別為0、幅值為λ₂；

當轉矩誤差為PB時，備選電壓矢量與轉子磁鏈夾角分別為幅值為λ₁；

當磁鏈誤差E_ψ為NB或PB時，以磁鏈控制優先：

當磁鏈誤差為NB，轉矩誤差為NB時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為-π、幅值為λ₁；

當磁鏈誤差為NB，轉矩誤差為NS時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為-π、幅值為λ₂；

當磁鏈誤差為NB，轉矩誤差為ZO時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為-π、π，幅值為λ₃；

當磁鏈誤差為NB，轉矩誤差為PS時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為幅值為λ₂；

當磁鏈誤差為NB，轉矩誤差為PB時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為幅值為λ₁；

當磁鏈誤差為PB，轉矩誤差為NB時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為幅值為λ₁；

當磁鏈誤差為PB，轉矩誤差為NS時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為幅值為λ₂；

當磁鏈誤差為PB，轉矩誤差為ZO時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為0、幅值為λ₃；

當磁鏈誤差為PB，轉矩誤差為PS時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為0、幅值為λ₂；

當磁鏈誤差為PB，轉矩誤差為PB時，備選電壓矢量與定子磁鏈夾角分別為0、幅值為λ₁；

S4、分析在模糊控制確定的備選電壓矢量集中增加零電壓矢量對系統控制效果的影響，以磁鏈誤差絕對值作為系統靜動態判斷條件，在模糊控制輸出備選電壓矢量的基礎上動態增加零電壓矢量，具體為：

當磁鏈誤差絕對值大于0.001Wb時，系統為動態，備選電壓矢量集由模糊控制器輸出的3個備選電壓矢量組成；否則，系統為靜態，備選電壓矢量集由模糊控制器輸出的3個備選電壓矢量以及零電壓矢量組成。