[發(fā)明專(zhuān)利]基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010154425.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111277196B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小平;張光輝;姜海鵬;陳娟;張鑄
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/36
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/36;H02P21/22;H02P25/098
• 代理公司: 湘潭市匯智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法，步驟為：建立電壓平衡方程；對(duì)電壓平衡方程中電流微分項(xiàng)進(jìn)行離散化，得到各相繞組預(yù)測(cè)制動(dòng)電流的函數(shù)關(guān)系式；計(jì)算得到各相繞組當(dāng)前采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流誤差；計(jì)算得到各相繞組下一采樣時(shí)刻修正后的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流；計(jì)算得到電機(jī)下一采樣時(shí)刻的期望參考電流；構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中功率變換電路對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)的狀態(tài)向量進(jìn)行遍歷尋優(yōu)，得到狀態(tài)向量的最優(yōu)取值；根據(jù)最優(yōu)取值對(duì)調(diào)速系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)實(shí)施控制。本發(fā)明有效克服了傳統(tǒng)控制方法存在的制動(dòng)電流波動(dòng)大的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了對(duì)其制動(dòng)電流的精確控制，從而使制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)電流和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩基本保持穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法。

背景技術(shù)

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)具有起動(dòng)電流小、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速范圍寬、效率高、可控參數(shù)多等系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在電動(dòng)汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、機(jī)車(chē)牽引等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而在一些要求頻繁起制動(dòng)、加減速的運(yùn)行工況下，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)因頻繁制動(dòng)運(yùn)行而產(chǎn)生大量的能量損耗，不僅造成了大量能量損失，而且嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常運(yùn)行，因此開(kāi)展開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制研究具有重要意義。

目前，在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方面已開(kāi)展了大量研究，提出了諸如角度位置控制、零電壓保持開(kāi)通控制、電壓斬波與角度位置結(jié)合控制等多種控制方法。其中，角度位置控制實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，解決了再生制動(dòng)中母線電壓泵生等問(wèn)題；零電壓保持開(kāi)通控制則解決了制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)電流峰值過(guò)大的問(wèn)題；而電壓斬波與角度位置結(jié)合控制方法則解決了低速制動(dòng)過(guò)程中回收功率不足的問(wèn)題等。然而上述制動(dòng)控制方法均存在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)電流波動(dòng)大的問(wèn)題，因而影響了電機(jī)制動(dòng)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種算法簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：建立開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)各相繞組制動(dòng)過(guò)程的電壓平衡方程；

步驟S2：根據(jù)前向歐拉法對(duì)電壓平衡方程中電流微分項(xiàng)進(jìn)行離散化，得到各相繞組預(yù)測(cè)制動(dòng)電流的函數(shù)關(guān)系式；

步驟S3：采集電機(jī)各相繞組當(dāng)前采樣時(shí)刻的實(shí)際制動(dòng)電流，并將每一相繞組當(dāng)前采樣時(shí)刻的實(shí)際制動(dòng)電流和該相繞組當(dāng)前采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流比較，得到該相繞組當(dāng)前采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流誤差；

步驟S4：根據(jù)步驟S3所得當(dāng)前采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流誤差，利用反饋矯正法對(duì)該相繞組下一采樣時(shí)刻的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流進(jìn)行修正，得到該相繞組下一采樣時(shí)刻修正后的預(yù)測(cè)制動(dòng)電流；

步驟S5：檢測(cè)電機(jī)當(dāng)前采樣時(shí)刻的實(shí)際轉(zhuǎn)速，并將當(dāng)前采樣時(shí)刻的實(shí)際轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速比較，比較得到的偏差經(jīng)PI控制算法處理得到電機(jī)下一采樣時(shí)刻的期望參考電流；

步驟S6：根據(jù)步驟S5所得下一采樣時(shí)刻的期望參考電流及步驟S4所得各相繞組修正后的總預(yù)測(cè)制動(dòng)電流之差構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，并根據(jù)目標(biāo)函數(shù)對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中功率變換電路對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)的狀態(tài)向量進(jìn)行遍歷尋優(yōu)，得到調(diào)速系統(tǒng)對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)狀態(tài)向量的最優(yōu)取值；

步驟S7)根據(jù)所得對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)狀態(tài)向量的最優(yōu)取值對(duì)調(diào)速系統(tǒng)中功率變換電路的對(duì)應(yīng)功率開(kāi)關(guān)實(shí)施控制，使下一采樣時(shí)刻電機(jī)各相繞組的總預(yù)測(cè)制動(dòng)電流準(zhǔn)確跟蹤其期望參考電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)制動(dòng)電流的精確控制。

上述基于電流預(yù)測(cè)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)再生制動(dòng)控制方法，所述步驟S1中建立的電壓平衡方程具體為：

對(duì)于m相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其第j相繞組的電壓平衡方程為：