[發(fā)明專利]一種異步電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010037002.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN111162708B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向超群;陳春陽;于天劍;成庶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

1.一種異步電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述方法包括：

利用兩相靜止坐標(biāo)系下異步感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算得出k+1時(shí)刻定子磁鏈預(yù)測(cè)值和k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值；

構(gòu)建出包含k+1時(shí)刻定子磁鏈項(xiàng)和k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩項(xiàng)的代價(jià)函數(shù)；

采用直接轉(zhuǎn)矩控制表選取第一最優(yōu)電壓矢量；

選擇所述第一最優(yōu)電壓矢量相鄰的電壓矢量和零矢量，作為備選電壓矢量分別代入所述代價(jià)函數(shù)進(jìn)行計(jì)算；

選擇使代價(jià)函數(shù)最小的備選電壓矢量，作為第二最優(yōu)電壓矢量；

分別使用第一最優(yōu)電壓矢量和第二最優(yōu)電壓矢量，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的矢量作用時(shí)間，得出預(yù)測(cè)控制結(jié)果；

所述分別將第一最優(yōu)電壓矢量和第二最優(yōu)電壓矢量，計(jì)算矢量作用時(shí)間，包括：

電磁轉(zhuǎn)矩和合成后的參考電壓表示為

其中，S_{j_T}為一個(gè)控制周期內(nèi)電磁轉(zhuǎn)矩的變化斜率，u_opt表示第一最優(yōu)電壓矢量，S_{opt_T}為最優(yōu)電壓矢量的變化斜率，U_ref為參考電壓矢量，u_j表示第二最優(yōu)電壓矢量；

計(jì)算出矢量作用時(shí)間

其中，T_e(k+1)表示k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值，T_{e_j}(k+1)為使用電壓矢量時(shí)，k+1時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值，T_{e_opt}(k+1)表示u_opt電壓矢量時(shí)，k+1時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值，為電磁轉(zhuǎn)矩的給定值，T_e(k)表示k時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值，t_opt表示矢量作用時(shí)間，T_s表示一個(gè)控制周期。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述計(jì)算得出k+1時(shí)刻定子磁鏈預(yù)測(cè)值和k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值，包括：

建立兩相靜止坐標(biāo)系下異步感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型為

其中，ψ_s為定子磁鏈?zhǔn)噶浚?Sub>r為轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶?，u_s為定子電壓矢量，R_s為定子電阻，R_r為轉(zhuǎn)子電阻，i_s為定子電流矢量，i_r為轉(zhuǎn)子電流矢量，L_s為定子電感，L_r為轉(zhuǎn)子電感，L_m為定子互感，ω_r為轉(zhuǎn)子電角速度，p為極對(duì)數(shù)；

計(jì)算得出轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶坑?jì)算公式

將異步感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型與轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)噶坑?jì)算公式離散化，得到k+1時(shí)刻的定子磁鏈預(yù)測(cè)值

ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_s[u_s(k)-R_si_s(k)]和k+1時(shí)刻定子電流的預(yù)測(cè)值

其中j為復(fù)數(shù)的符號(hào)，ω為轉(zhuǎn)子電角速度，v_s為電壓矢量；

估算得出電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為

得到k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值為其中表示定子磁鏈?zhǔn)噶康膹?fù)共軛。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異步電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述構(gòu)建出包含k+1時(shí)刻的定子磁鏈項(xiàng)和k+1時(shí)刻的電磁轉(zhuǎn)矩項(xiàng)的代價(jià)函數(shù)，包括：

所述代價(jià)函數(shù)為

其中，為定子磁鏈的給定值，λ₀為定子磁鏈的權(quán)重系數(shù)，T_e(k+1)表示k+1時(shí)刻電磁轉(zhuǎn)矩的預(yù)測(cè)值，ψ_s(k+1)表示k+1時(shí)刻定子磁鏈?zhǔn)噶?，||x||為數(shù)學(xué)運(yùn)算符，表示取向量模的絕對(duì)值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異步電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，所述構(gòu)建出包含定子磁鏈項(xiàng)和電磁轉(zhuǎn)矩項(xiàng)的代價(jià)函數(shù)后，還包括：

對(duì)代價(jià)函數(shù)進(jìn)行標(biāo)幺化，得到標(biāo)幺化后的代價(jià)函數(shù)

其中T_en為電磁轉(zhuǎn)矩的額定值，||ψ_sn||為定子磁鏈的額定值。