[發明專利]一種表貼式永磁同步電機模型預測轉矩控制方法

有效

• 申請號: 202110475809.X
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113098351B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 黃曉艷;劉子軒;李趙凱;俞東;史婷娜
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P21/20
• 分類號: H02P21/20;H02P21/18;H02P21/06;H02P6/10;H02P6/34;H02P25/026;H02P27/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種表貼式永磁同步電機模型預測轉矩控制方法，其特征在于：

首先，在表貼式永磁同步電機實時控制過程中，進行預測計算得到表貼式永磁同步電機的實際電磁轉矩跟上前級控制器設定的轉矩參考值所需的動態響應時間；

然后，根據動態響應時間判斷前級控制器設定的轉矩參考值與表貼式永磁同步電機的實際電磁轉矩是否存在差值，進而根據差值結果進行控制，在存在差值情況下通過產生電機轉矩動態過程最優空間電壓矢量進行控制，將最優空間電壓矢量作用于電機，使得電機電磁轉矩在最短的時間內跟上轉矩參考值；

所述的方法具體過程如下：

(1)通過三相電流采樣得到三相坐標系下的電機定子電流i_a0、i_b0、i_c0，i_a0、i_b0、i_c0分別表示a、b、c三相各自的定子電流；通過電機上安裝的傳感器得到轉子位置θ₀、轉子速度ω；將三相坐標系下的電機定子電流i_a0、i_b0、i_c0通過三相到兩相坐標變換得到α-β坐標系下的電流分量i_α0、i_β0，i_α0、i_β0分別表示α-β坐標系下α軸和β軸各自的定子電流；再將α-β坐標系下α軸和β軸各自的定子電流通過旋轉坐標變換，得到d-q坐標系下的電流分量i_d0、i_q0，i_d0、i_q0分別表示d-q坐標系下d軸和q軸各自的定子電流；

根據d-q坐標系下q軸各自的定子電流i_q0按照以下公式獲得電機電磁轉矩T_e0：

其中，P表示電機的極對數，表示電機的轉子磁鏈；

(2)通過迭代法按照以下公式不斷預測計算表貼式永磁同步電機的實際電磁轉矩跟上前級控制器設定的轉矩參考值所需的動態響應時間T：

其中，為第k次迭代計算得到的預測電磁轉矩，為第k次迭代得到的預測動態響應時間，R，L分別為定子電阻、定子電感；U_lim為空間電壓矢量幅值極限；f₁()表示以預測動態響應時間和電機初始狀態計算預測動態響應時間結束后的預測轉矩響應的函數，電機初始狀態指當前時刻所獲得的定子電流i_α0，β0，以及轉子位置θ₀，表示前級控制器設定的轉矩參考值；i_ed(0)、i_eq(0)表示當前時刻的新型坐標系下ed軸和eq軸各自的定子電流；

當時，迭代結束，取動態響應時間T為最后一次迭代獲得的預測動態響應時間即其中ε為預設精度參數；否則進行下一步迭代；

(3)在獲得動態響應時間T后，進行以下判斷：

當T＜T_s時，T_s為控制周期，則認為電機處于穩態，前級控制器設定的轉矩參考值與表貼式永磁同步電機的實際電磁轉矩不存在差值，實施傳統無差拍控制；

當T≥T_s時，則認為電機處于動態過程，前級控制器設定的轉矩參考值與表貼式永磁同步電機的實際電磁轉矩存在差值，按照以下公式計算最優空間電壓矢量相位θ_U：

其中，θ(T)為新型坐標系的預測轉子位置；

接著由最優空間電壓矢量相位θ_U和最優空間電壓矢量的幅值U_lim結合共同構成最優空間電壓矢量，并施加于表貼式永磁同步電機。

2.根據權利要求1所述的一種表貼式永磁同步電機模型預測轉矩控制方法，其特征在于：所述(2)中，新型坐標系是以預測轉子位置定向獲得的，預測轉子位置是以動態響應時間T和轉子速度采用以下公式的預測得到：

θ(T)＝ωT+θ₀

其中，θ(T)為預測轉子位置，ω表示轉子速度，θ₀表示轉子位置，T表示動態響應時間。