[發(fā)明專利]一種雙三電平逆變器開繞組電機模型控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010427037.8
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111541411A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳迪;陳繼峰;朱芮;胡家全;華國武;王影
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇海洋大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/12;H02P21/14
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務(wù)所 32255
• 代理人: 嚴(yán)敏

一種雙三電平逆變器開繞組電機模型控制方法，對第k時刻的電壓電流轉(zhuǎn)速以及磁鏈信號進行采樣觀測，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后得到定子電流d軸分量的給定值及定子電流q分量的給定值并經(jīng)過反Park變換數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到兩相靜止坐標(biāo)系下α、β軸電流給定值根據(jù)定子電流預(yù)測模型，代入不同的待選電壓矢量可以得到k+1時刻的定子電流預(yù)測值，并通過零序電流抑制、電壓越級跳變控制、中點電位平衡控制及開關(guān)頻率抑制，對模型進行優(yōu)化。本發(fā)明在矢量控制的基礎(chǔ)上對定子電流的α、β軸分量進行單獨控制，采用模型預(yù)測控制方式對定子電流進行預(yù)測及反饋跟蹤，并采用零序電流抑制、電壓越級跳變控制、中點電位平衡控制及開關(guān)頻率抑制，實現(xiàn)了多目標(biāo)的優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機模型控制方法，特別涉及一種雙三電平逆變器開繞組電機模型控制方法。

背景技術(shù)

雙三電平逆變器共母線結(jié)構(gòu)與雙兩電平逆變器共母線結(jié)構(gòu)類似，當(dāng)兩臺逆變器共用一條支流母線時會產(chǎn)生較大的零序電流，對系統(tǒng)性能造成影響。根據(jù)零序電流回路模型，可知零序電流的大小與兩臺逆變器零序電壓的大小有著密切的關(guān)聯(lián)，在第三章中采用在價值函數(shù)中直接添加零序電壓抑制項雖然能夠啟動一定的抑制作用，但是當(dāng)優(yōu)化目標(biāo)變多時，在每次迭代時價值函數(shù)不能偏向某一控制項，這將導(dǎo)致零序電壓難以被完全抑制。

另外，雙三電平逆變器在每個控制周期中可選電壓矢量繁多，即使是僅將零共模電壓矢量作為待選矢量，也還有19種電壓矢量可供選擇，與三電平逆變器可選矢量類似，這大大增大了矢量選擇的難度。電壓矢量在從前一時刻切換到下一時刻的過程中，需要保證一級一級的逐級變化，即從“p→o→n”或“n→o→p”變化，不能讓電壓在正負電平之間直接跳變。當(dāng)相電壓幅值跳變過高時，對逆變電路損傷較大；當(dāng)線電壓幅值跳變過高時，對逆變電路影響不大，但對負載的要求卻大大提高。

最后，中點電位平衡控制是雙三電平逆變器必須解決的問題，近年來多電平控制技術(shù)不斷完善，相應(yīng)的中點電壓控制方案也越來越多。中點電壓控制可通過硬件或軟件方法實現(xiàn)：目前硬件控制方案主要包括在直流側(cè)串聯(lián)一個大小相等的直流電源、整流輸出端增設(shè) Buck-Boost升降壓電路等實現(xiàn)中點電壓的動態(tài)平衡控制，采用硬件控制的方法會增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度。

目前，國內(nèi)暫無雙三電平逆變器開繞組電機模型控制的研究，僅有雙兩電平逆變器開繞組電機矢量控制的研究，通過矢量控制輸出相應(yīng)電壓矢量，控制開繞組電機，雙兩電平輸出電壓矢量比雙三電平的少，控制目標(biāo)更少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理，實現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化的雙三電平逆變器開繞組電機模型控制方法。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明是一種雙三電平逆變器開繞組電機模型控制方法，其特點是，該方法包括如下步驟，

(1)對第k時刻的電壓電流轉(zhuǎn)速以及磁鏈信號進行采樣觀測，通過磁鏈給定信號與磁鏈觀測器估算磁鏈值ψ_r作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器后得到定子電流d軸分量的給定值通過給定轉(zhuǎn)速ω^*與編碼器實際測得的轉(zhuǎn)速ω做比較，定子電流q分量的給定值由PI調(diào)節(jié)器調(diào)整后可得；

(2)以定子電流d軸分量的給定值和定子電流q分量的給定值經(jīng)過反Park變換數(shù)學(xué)推導(dǎo)得到兩相靜止坐標(biāo)系下α、β軸電流給定值

(3)根據(jù)定子電流預(yù)測模型，代入不同的待選電壓矢量可以得到k+1時刻的定子電流預(yù)測值；

(4)從零序電流抑制、電壓越級跳變控制、中點電位平衡控制及開關(guān)頻率抑制這四個方面，利用價值函數(shù)比較定子電流給定值與預(yù)測值，遴選出使價值函數(shù)最小的定子電流預(yù)測值，并將其對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)輸出給兩臺逆變器；

(5)在第k+1個控制周期，重復(fù)步驟(1)-(4)的過程，預(yù)測k+2時刻的定子電流值，再次選取價值函數(shù)最小的定子電流預(yù)測值對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)輸出給兩臺逆變器，以此類推，實現(xiàn)對雙三電平逆變器開繞組電機的控制。