[發明專利]基于免疫算法的感應電機無源性控制方法

有效

• 申請號: 202010062831.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111313782B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 丁文;尹忠剛;丁虎晨
• 申請（專利權）人: 江蘇新安電器股份有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18;H02P27/12
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

1.基于免疫算法的感應電機無源性控制方法，其特征在于，包含主電路和控制電路；

所述主電路包括逆變器模塊和感應電機模塊，所述逆變器模塊與所述感應電機模塊連接；

所述控制電路包括轉速外環控制器PI模塊、免疫無源性控制器模塊a、免疫無源性控制器模塊b、速度編碼器模塊、2/2坐標變換模塊a、2/2坐標變換模塊b、3/2坐標變換模塊、空間矢量脈寬調制模塊和旋轉角度計算模塊；

所述感應電機模塊的輸出端分別與所述3/2坐標變換模塊和所述速度編碼器模塊的輸入端連接；所述3/2坐標變換模塊的輸出端連接所述2/2坐標變換模塊b的輸入端；

所述免疫無源性控制器模塊b的輸入端分別連接所述2/2坐標變換模塊b、所述速度編碼器模塊和所述轉速外環控制器PI模塊的輸入端；

所述免疫無源性控制器模塊b的輸出端通過所述2/2坐標變換模塊a連接所述空間矢量脈寬調制模塊的輸入端，所述空間矢量脈寬調制模塊的輸出端與所述逆變器模塊的輸入端連接；

所述速度編碼器模塊的輸出端連接所述轉速外環控制器PI模塊，所述免疫無源性控制器模塊a的輸出端與所述速度編碼器模塊的輸出端連接后與所述旋轉角度計算模塊的輸入端連接，所述旋轉角度計算模塊的輸出端分別與所述2/2坐標變換模塊b和所述2/2坐標變換模塊a連接；

包含以下步驟：

步驟S1：將感應電機模塊的定子繞組電流i_a、i_b、i_c，輸入到控制電路中的3/2坐標變換模塊，得到兩相靜止坐標系下的電流分量i_α、i_β；

步驟S2：將步驟S1中得到的電流分量i_α、i_β輸入到2/2坐標變換模塊b，得到兩相旋轉坐標系下的電流分量i_d、i_q；

步驟S3：將步驟S2中得到的i_d、i_q送至免疫無源性控制器模塊，速度編碼器模塊和旋轉角度計算模塊分別得到轉速ω和轉子位置θ，然后分別送給2/2坐標變換模塊a、2/2坐標變換模塊b和轉速外環控制器PI模塊；

步驟S4：將q軸電流的期望值i_qref與反饋電流作差，得到電流誤差Δi_q，d軸的電流給定值i_dref＝0與輸出的d軸電流作差，得到Δi_d；

步驟S5：經過免疫無源控制器模塊的調節輸出電壓分量u_d、u_q，經2/2坐標變換模塊a反變換輸出u_α、u_β，最后通過空間矢量脈寬調制模塊，輸出六路PWM信號供給逆變器模塊工作，將直流母線電壓U_dc以PWM波的形式施加到感應電機模塊上；

步驟S3中免疫無源性控制器模塊的建模過程，包含以下步驟：

步驟S01：基于能量成形和互聯、阻尼配置的無源性控制方法，建立感應電機無源性控制的模型為：

式中，r_s是可調參數，λ為磁鏈，L_s、L_r、L_m分別是定子電感、轉子電感、互感，T_e0為輸出轉矩，ω_s為定子輸入電壓的電角速度，R_s是定子電阻，ω為轉子機械角速度，n_p為極對數；

步驟S02：將免疫算法引入到上述感應電機無源性控制模塊中：

設第k代的抗原數量為e(k)，由抗原刺激而產生的輔助性Th細胞的濃度為B_Th(k)，抑制性Td細胞的濃度為B_Td(k)，則B細胞所接受到的刺激u(k)為u(k)＝B_Th(k)-B_Td(k)，則B_Th(k)＝k₁e(k)，B_Td(k)＝k₂g[Δu(k)]e(k)；

將u(k)設為控制器的輸出，則有如下反饋控制律：u(k)＝k₁e(k)-k₂g[Δu(k)]e(k)＝k_pe(k)；

其中，k_p＝K{1-μg[Δu(k)]}；

將免疫控制引入到無源性控制器中，取：g(Δu)＝1-exp(-Δu²/b)；

其中，u(k)為阻尼輸出值，結合步驟S01，構成免疫無源性控制器模塊；

步驟S03：在前饋控制器的輸出端加兩個延遲單元1/z為延遲單元，用前一拍的值減去本拍的值，其結果作為g(Δu)的輸入；

代入步驟S02中的反饋控制律u(k)＝k_pe(k)中，控制律的輸出反饋回前饋控制器的輸入端，即得基于免疫無源性控制模塊的建模。