[發明專利]一種開繞組永磁同步電機的零序電流抑制方法

在審

• 申請號: 202010101022.2
• 申請日: 2020-02-19
• 公開（公告）號: CN111224597A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 姚飛;李杰;劉華山
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P27/12
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 宋纓

本發明涉及一種開繞組永磁同步電機的零序電流抑制方法，包括：建立預測模型，將所述預測模型進行離散化，對不同電壓矢量作用下的電流預測值及其對應的共模電壓大小進行預測計算；設計價值函數，對電流預測值和共模電壓進行評價，通過價值函數計算得出每一組電流預測值和共模電壓的價值函數值；對所述每一組價值函數值進行比較評價，選擇價值函數值最小的一組電流預測值對應的電壓矢量作為最優電壓矢量，并作用于下一個采樣周期；根據所述最優電壓矢量和其對應的共模電壓大小，計算并優化所述最優電壓矢量的作用時間。本發明能夠有效抑制零序電流，提高控制系統的穩定性以及提高電能有效利用率。

技術領域

本發明涉及電機控制領域，特別是涉及一種開繞組永磁同步電機的零序電流抑制方法。

背景技術

永磁同步電機因其結構簡單、噪聲低、功率密度高等特點，廣泛應用于電動汽車、航空航天、電力傳動設備等領域。傳統的永磁同步電機繞組有三個端子分別由UVW三相供電，繞組另一端則連接在一起形成中性點。而開繞組永磁同步電機則是將另一端的中性點打開同時由另一臺三相逆變器進行供電，而其他結構均保持不變，從而形成開繞組永磁同步電機。根據開繞組永磁同步電機電方式的不同，可分為單電源共直流母線型、混合供電型和隔離雙電源供電型，其中共直流母線型因其結構簡單、僅需一個電源，節約成本而被廣泛研究。

永磁同步電機的控制方法一直以來都是國內外學者的研究熱點，在交流調速領域內矢量控制和直接轉矩控制被廣泛研究和應用。隨著控制器的發展，模型預測控制也越來越受到了無數學者的青睞，不斷開展廣泛研究。模型預測控制又可分為連續型模型預測控制和有限控制集模型預測控制，其中有限控制集模型預測控制具有控制概念簡單、動態響應快、多目標約束等優點。同時有限控制集模型預測控制根據控制對象的不同又可分為模型預測電流控制、模型預測轉矩控制、模型預測磁鏈控制。

目前，對開繞組永磁同步電機的控制算法大都是來自傳統永磁同步電機控制算法的遷移，控制原理與控制效果基本一致。對于傳統永磁同步電機和隔離電源供電的開繞組永磁同步電機，因其不存在零序回路，即使逆變器產生共模電壓或反電動勢存在三次諧波也并不會產生零序電流。但是，共直流母線供電的系統存在零序回路，零序電流則會產生，零序電流的存在會使得電磁轉矩中產生一個六次諧波脈動，不利于調速系統穩定運行，同時會消耗的更多的無功功率，降低能量的利用率。因此，對零序電流的抑制成為一個重要的研究內容。

目前，對開繞組永磁同步電機零序電流抑制的研究基本都是通過控制調制過程來進行抑制零序電流的算法研究。有學者提出使用不含共模電壓的電壓矢量，以此來抑制零序電流，但是并不能對反電動勢三次諧波進行控制補償，因此控制效果并不理想，而且采用不產生共模電壓的電壓矢量降低了直流母線的利用率。還有學者提出SPWM調制和PR零序回路控制，或者SVPWM調制和PR零序回路控制。采用PR控制器可以對共模電壓和反電動勢三次諧波進行補償控制，可以實現較好的控制性能，但控制結構復雜，計算量較大。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種開繞組永磁同步電機的零序電流抑制方法，能夠有效抑制零序電流。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種開繞組永磁同步電機的零序電流抑制方法，包括：

步驟(1)：建立預測模型，將所述預測模型進行離散化，對不同電壓矢量作用下的t(k+1)時刻的電流預測值和所述電流預測值對應的共模電壓大小進行預測計算；

步驟(2)：設計價值函數，對所述t(k+1)時刻的電流預測值和共模電壓進行評價，通過所述價值函數計算得出每一組電流預測值和共模電壓的價值函數值；

步驟(3)：對所述每一組價值函數值進行比較評價，并選擇使得價值函數值最小的一組電流預測值對應的電壓矢量作為最優電壓矢量，將所述最優電壓矢量作用于下一個采樣周期；

步驟(4)：根據所述最優電壓矢量和所述最優電壓矢量對應的共模電壓大小，計算并優化所述最優電壓矢量的作用時間。