[發(fā)明專利]一種基于H橋逆變器的永磁容錯(cuò)電機(jī)改進(jìn)電流滯環(huán)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110069141.9
• 申請(qǐng)日: 2021-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112803858B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱景偉;王志彬;趙錫陽(yáng);劉詠涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/22
• 分類號(hào): H02P21/22;H02P27/08
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁容錯(cuò)電機(jī)改進(jìn)電流滯環(huán)控制方法，包括：該方法應(yīng)用于控制永磁容錯(cuò)電機(jī)的H橋逆變電路，在一個(gè)采樣周期內(nèi)，將給定電機(jī)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較、將比較后的差值輸入至轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行計(jì)算得到電機(jī)在d?q坐標(biāo)系下的電流值，通過(guò)Park反變換和Clark反變換得到永磁容錯(cuò)電機(jī)的相電流給定值；根據(jù)電機(jī)實(shí)際角速度和轉(zhuǎn)子位置計(jì)算繞組當(dāng)前的反電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)各相繞組的反電動(dòng)勢(shì)、直流母線電壓、繞組電感計(jì)算本次采樣周期對(duì)應(yīng)的滯環(huán)寬度；根據(jù)采樣時(shí)的每相繞組實(shí)際電流值確定電流所在區(qū)域，進(jìn)而獲取每個(gè)采樣周期內(nèi)最優(yōu)占空比；基于最優(yōu)占空比通過(guò)PWM調(diào)制的方式得到所需要的驅(qū)動(dòng)脈沖，進(jìn)而輸送到H橋逆變器中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及基于H橋逆變器的永磁容錯(cuò)電機(jī)控制，是一種永磁容錯(cuò)電機(jī)改進(jìn)電流滯環(huán)控制方法。

背景技術(shù)

目前關(guān)于永磁容錯(cuò)電機(jī)的控制算法主要還是應(yīng)用于雙繞組及三相永磁同步電機(jī)，它們的定子結(jié)構(gòu)多為3相繞組帶中性點(diǎn)結(jié)構(gòu)，它們的控制拓?fù)涠酁?相六橋臂結(jié)構(gòu)，而永磁容錯(cuò)電機(jī)的定子繞組采用各項(xiàng)獨(dú)立的單層集中式結(jié)構(gòu)，它的控制拓?fù)錇楦飨嗒?dú)立的H橋拓?fù)潋?qū)動(dòng)方式，由于其獨(dú)立的繞組結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，使其直接通過(guò)控制每相H橋來(lái)調(diào)節(jié)每相繞組電流變得更加容易和可靠。截止目前國(guó)內(nèi)對(duì)于永磁容錯(cuò)電機(jī)這種基于H橋拓?fù)涞目刂扑惴ǎ呀?jīng)出現(xiàn)了較多類型，例如，直接轉(zhuǎn)矩容錯(cuò)控制，模型預(yù)測(cè)電流容錯(cuò)控制，模糊電流滯環(huán)控制等。但是受制于符合實(shí)際的低采樣頻率和控制算法的復(fù)雜程度，這些算法在符合實(shí)際工況的低頻(1K～100K)時(shí)，電機(jī)每相電流脈動(dòng)和電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，實(shí)際效果不理想。現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了一種永磁同步電機(jī)模糊滯環(huán)電流控制系統(tǒng)及方法(申請(qǐng)?zhí)枺篊N201811168570.6)，該方法將速度誤差和誤差變化量作為模糊邏輯控制器輸入，輸出量G與滯環(huán)控制器輸出信號(hào)匹配，控制PWM產(chǎn)生相應(yīng)占空比的六路PWM信號(hào)，控制逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，使得電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，該申請(qǐng)與傳統(tǒng)方法相比，電流跟蹤控制的響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度較好。但是該方法電機(jī)的控制拓?fù)錇?相6橋臂、和六相永磁輪緣推進(jìn)電機(jī)的H橋控制拓?fù)洳煌刂品椒梢赃M(jìn)行比較。它采用的是模糊滯環(huán)電流控制算法，是在傳統(tǒng)電流滯環(huán)基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，是采用變占空比的控制算法，控制效果較傳統(tǒng)電流滯環(huán)控制要好，但是該方案是基于固定環(huán)寬的電流滯環(huán)控制算法，但是當(dāng)控制器母線電壓一定時(shí)，在一個(gè)轉(zhuǎn)速周期內(nèi)，轉(zhuǎn)子位置不同，電流的變化率也不同，所以固定環(huán)寬很難找到最為合適的占空比。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種永磁容錯(cuò)電機(jī)改進(jìn)電流滯環(huán)控制方法，該方法應(yīng)用于H橋拓?fù)涞挠来湃蒎e(cuò)電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括：

在一個(gè)采樣周期內(nèi)，將給定電機(jī)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較、將比較后的差值輸入至轉(zhuǎn)速PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行計(jì)算得到電機(jī)在d-q坐標(biāo)系下的電流值，通過(guò)Park反變換和Clark反變換得到永磁容錯(cuò)電機(jī)的相電流給定值；

根據(jù)電機(jī)實(shí)際角速度和轉(zhuǎn)子位置計(jì)算繞組當(dāng)前的反電動(dòng)勢(shì)，在固定開(kāi)關(guān)頻率下，根據(jù)各相繞組的反電動(dòng)勢(shì)、直流母線電壓、繞組電感計(jì)算本次采樣周期對(duì)應(yīng)的環(huán)寬；

根據(jù)采樣時(shí)的每相繞組實(shí)際電流值確定電流所在區(qū)域、進(jìn)而獲取每個(gè)固定采樣周期內(nèi)最優(yōu)占空比；

基于最優(yōu)占空比通過(guò)PWM調(diào)制的方式得到每個(gè)采樣周期所需要的驅(qū)動(dòng)脈沖并輸送到H橋逆變器中，從而對(duì)永磁容錯(cuò)電機(jī)進(jìn)行控制。

進(jìn)一步的，所述環(huán)寬h采用如下方式獲取：根據(jù)每相繞組的反電動(dòng)勢(shì)e、采樣頻率f、母線電壓V_dc以及每相繞組電感L獲得每次采樣周期內(nèi)的環(huán)寬h：

進(jìn)一步的，在每個(gè)采樣周期開(kāi)始時(shí)，相電流實(shí)際波形存在三種狀態(tài)為環(huán)的下側(cè)、環(huán)的內(nèi)側(cè)和環(huán)的上側(cè)，

第一種狀態(tài)∶i_ref-ih