[發明專利]基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010161188.3
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111262488A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 劉旭東;于海生;趙楊
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/13;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取永磁同步電機在同步旋轉坐標系下的d軸電流、q軸電流以及實際運行中的轉速；

將獲取的永磁同步電機的轉速、d軸電流和q軸電流輸入到擾動觀測器，得到擾動量；

將給定的電機轉速參考值、給定d軸電流、電機的轉速、d軸電流、q軸電流和擾動量輸入到預測控制器模塊，得到d軸電壓和q軸電壓，用于永磁同步電機的控制。

2.如權利要求1所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，獲取永磁同步電機在同步旋轉坐標系下的d軸電流和q軸電流，具體為：

獲取檢測到的永磁同步電動機的定子電流，經過Clark變換模型得到在兩相靜止坐標系下的定子電流，然后再經過Park模塊轉化為電機在同步旋轉坐標系下的d軸電流和q軸電流。

3.如權利要求1所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，得到d軸電壓和q軸電壓后，將d軸電壓和q軸電壓經過Park逆變換模塊生成兩相靜止坐標系下的兩相控制電壓；

根據SVPWM調制模塊生成PWM調制波控制三相全橋逆變器開關器件，輸出三相電壓，進而控制所述永磁同步電機的運行。

4.如權利要求1所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，所述預測控制器的構建方式，具體為：

按轉子磁鏈定向原理，得到永磁同步電機在d-q軸同步旋轉坐標系下的電磁方程和運動方程，并將其離散化；

然后建立包括電機轉速、d軸電流、q軸電流、轉速誤差和電流誤差的狀態空間模型；

采用的控制方法和模型預測控制方法，通過優化成本函數，得到轉速電流單環非級聯控制器模型。

5.如權利要求4所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，所述預測控制器，具體為：

u_d(k)＝u_d1(k)-f_d(k)

u_q(k)＝u_q1(k)-f_q(k)

其，u_d1(k)和u_q1(k)為定義的系統的輸入變量，f_d(k)和f_q(k)表示由系統參數變化和負載轉矩產生的擾動量。

6.如權利要求4所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，采用的控制方法，當電機達到穩定運行狀態時，到q軸參考電流為：

得到預測控制器的參考變量為：

其中，b預設系數，n_p表示極對數，ω表示電機轉速，Φ表示轉子磁鏈，f_w表示由系統參數變化和負載轉矩產生的擾動量。

7.如權利要求1所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法，其特征在于，所述擾動觀測器，具體為：

其中，為估計的擾動量，z_d為觀測器內部變量，λ(x')為需要設計的觀測器函數，l(x')是觀測器增益，且

8.一種基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制系統，其特征在于，包括：

數據采集模塊，被配置為：獲取永磁同步電機在同步旋轉坐標系下的d軸電流、q軸電流以及實際運行中的轉速；

擾動量計算模塊，被配置為：將獲取的永磁同步電機的轉速、d軸電流和q軸電流輸入到擾動觀測器，得到擾動量；

預測控制模塊，被配置為：將給定的電機轉速參考值、給定d軸電流、電機的轉速、d軸電流、q軸電流和擾動量輸入到預測控制器模塊，得到d軸電壓和q軸電壓，用于永磁同步電機的控制。

9.一種介質，其上存儲有程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7任一項所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法中的步驟。

10.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7任一項所述的基于模型預測控制的永磁同步電機非級聯控制方法中的步驟。