[發(fā)明專利]一種雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110271642.5
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112838800B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卜飛飛;羅捷;李晨曦;趙云;黃文新;劉皓喆
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P9/00
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發(fā)明公開了一種雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測控制方法，涉及感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域，以五相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為對象，利用PI調(diào)節(jié)器控制其控制繞組側(cè)與功率繞組側(cè)母線電壓，利用電壓模型轉(zhuǎn)子磁鏈計(jì)算得到轉(zhuǎn)子磁鏈幅值與定向角，建立雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測模型，通過控制繞組電流與轉(zhuǎn)子磁鏈幅值在電流預(yù)測模型中計(jì)算得到下一個(gè)控制周期控制繞組電流的預(yù)測值，以控制繞組電流的預(yù)測值跟上給定值為目標(biāo)，計(jì)算得到所需的控制繞組電壓，送入空間矢量脈寬調(diào)制后輸出開關(guān)信號。該電流預(yù)測控制方法實(shí)現(xiàn)簡單，有效克服了傳統(tǒng)方法中參數(shù)整定困難的問題，同時(shí)擁有較好的電流控制性能，使整個(gè)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能得到提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)

多電飛機(jī)的迅速發(fā)展，對航空電源系統(tǒng)提出了大容量、高效率、高可靠性、高供電質(zhì)量的要求。作為航空電源系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)之一，直流電源系統(tǒng)的發(fā)展離不開其發(fā)電技術(shù)的發(fā)展。在眾多直流電源系統(tǒng)中，雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)繼承了籠型感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，并克服了其變換器容量大的不足，成為了直流電源系統(tǒng)的良好選擇。

要充分發(fā)揮雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢，就離不開它所采用的控制方法。由于該電機(jī)擁有兩套繞組，需要同時(shí)對其兩端電壓進(jìn)行控制，這使得控制變得相對較復(fù)雜。傳統(tǒng)的雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)控制方法中，通過采用多個(gè)比例積分(PI，Proportional-Integral)調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)有功電流、無功電流進(jìn)而來調(diào)節(jié)控制繞組側(cè)母線電壓、功率繞組側(cè)母線電壓，具有開關(guān)頻率固定、電流紋波較小的優(yōu)勢，卻給整個(gè)系統(tǒng)引入了多個(gè)PI調(diào)節(jié)器，增加了調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)難度。不僅如此，該控制方法在復(fù)雜的工況下往往需要設(shè)置多組PI參數(shù)，導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用中調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)過程繁瑣，且不易進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，這無疑為雙繞組感應(yīng)電機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展增加了困難。

電流預(yù)測控制是近年來被廣泛應(yīng)用于電力電子控制領(lǐng)域與電機(jī)驅(qū)動控制領(lǐng)域的一種控制方法，電流預(yù)測控制具有計(jì)算量小，實(shí)現(xiàn)簡單，開關(guān)頻率固定，響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前對于電流預(yù)測控制的研究僅限于并網(wǎng)逆變器、整流器、永磁同步電動機(jī)等，對于在雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用還尚未有所研究。雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由于存在兩套繞組，電機(jī)的數(shù)學(xué)模型更加復(fù)雜，電流預(yù)測控制在該系統(tǒng)上的實(shí)現(xiàn)并非簡單的套用，需要專門為雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)預(yù)測模型，且在控制過程中還需要同時(shí)考慮兩套繞組電壓電流、磁鏈幅值與角度等信息的獲取與利用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測控制方法，該方法建立了雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)的電流預(yù)測模型，通過預(yù)測下一個(gè)控制周期發(fā)電機(jī)的控制繞組電流，來計(jì)算所要施加于電機(jī)的控制繞組電壓矢量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對五相雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的控制，避免了傳統(tǒng)控制方法中復(fù)雜繁瑣的參數(shù)整定過程，同時(shí)提升了系統(tǒng)的動態(tài)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種雙繞組感應(yīng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的電流預(yù)測控制方法，包括如下步驟：

確定控制繞組側(cè)直流母線電壓誤差與功率繞組側(cè)直流母線電壓誤差，分別通過PI調(diào)節(jié)器得到控制繞組電流給定值的直軸與交軸分量；

獲取控制繞組電流實(shí)際值并進(jìn)行第一次坐標(biāo)變換后，通過電壓模型轉(zhuǎn)子磁鏈觀測器得到轉(zhuǎn)子磁鏈幅值與轉(zhuǎn)子磁鏈定向角；

利用轉(zhuǎn)子磁鏈定向角對變換后的控制繞組電流實(shí)際值進(jìn)行第二次坐標(biāo)變換，得到控制繞組電流實(shí)際值的直軸與交軸分量；

將控制繞組電流實(shí)際值的直軸與交軸分量、上一個(gè)控制周期計(jì)算得到的控制繞組電壓的直軸與交軸分量、轉(zhuǎn)子磁鏈幅值代入電流預(yù)測模型中，得到對下一個(gè)控制周期的控制繞組電流預(yù)測值的直軸與交軸分量；

對控制繞組電流預(yù)測值和控制繞組電流給定值的直軸與交軸分量進(jìn)行電壓矢量計(jì)算，得到此控制周期所需的控制繞組電壓的直軸與交軸分量；