[發明專利]一種基于參數優化的永磁同步電機雙閉環滑模控制方法

有效

• 申請號: 202110600371.3
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113328663B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 李寧;肖子涵;張世乾;安卓爾;柳明;曹裕捷;王書征
• 申請（專利權）人: 西安理工大學;南京工程學院
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/18;H02P25/026;H02P27/08;H02P6/34
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種基于參數優化的永磁同步電機雙閉環滑模控制方法，其特征在于，具體按照如下步驟實施：

步驟1，采集永磁同步電機三相電流i_a，i_b，i_c和實際轉速ω_m，將i_a，i_b，i_c依次進行clark和park變換轉換成d-q坐標系下的等效電流i_d，i_q；

步驟2，構造滑模面和轉速環滑模控制器；

步驟3，選取滑模控制器的初始參數c₀，q₀，ε₀，應用遺傳算法對初始參數進行優化，得到優化后的滑模控制器參數c_n，q_n，ε_n，將優化后的滑模控制器參數輸入到滑模控制器中；

具體為：

步驟3.1，輸入滑模控制器的初始參數c₀，q₀，ε₀到遺傳算法中，形成初始種群；

步驟3.2，根據適應度函數F，計算初始種群的適應度；其中，適應度函數F具體為：

其中，d為達到穩態前的采樣點數，N_rn為每一個采樣點時的轉速數值，Z為穩態誤差懲罰因子，E為懲罰因子；

其中，穩態誤差懲罰因子Z的計算方式如下：

其中，d₂為達到穩態時的采樣點數，T為總仿真采樣點數；

B_n為輔助計算項，按照如下公式計算：

其中，e為穩態誤差值，N為給定的轉速值；

懲罰因子E按照如下公式計算：

其中，N_rm為采樣期間最大的轉速值；

步驟3.3，根據初始種群的適應度選擇相應的個體依次進行復制、交叉、變異操作后，形成下一代種群；

步驟3.4，對新的種群重復進行步驟3.2和3.3，直到達到規定的迭代次數結束后，得到最終的種群，在最終種群中選擇適應度最大的個體，得到最優解c_n，q_n，ε_n，將得到的最優解c_n，q_n，ε_n，輸入滑模控制器中，滑模控制器輸出q軸電流i_qref；

步驟4，將滑模控制器輸出的q軸參考電流與步驟1得到的i_d，i_q一起輸入雙閉環PI控制器，雙閉環PI控制器輸出d軸的電壓u_d和q軸的電壓u_q，將u_d和u_q進行反Park變換得到靜止兩相坐標系α、β軸電壓u_α、u_β，經過空間矢量調制輸出PWM信號；

步驟5，通過PWM信號控制三相逆變器產生三相電壓信號，然后通過三相電壓信號控制電動機的轉速。

2.根據權利要求1所述的一種基于參數優化的永磁同步電機雙閉環滑模控制方法，其特征在于，所述步驟1具體為：

步驟1.1，采集永磁同步電機的三相電流i_a，i_b，i_c，并進行Clark變換，將三相電流轉換成α-β坐標系下的等效電流i_α，i_β；

步驟1.2，通過位置傳感器獲得永磁同步電機的實際轉速ω_m和轉子位置θ，根據轉子的位置θ，將轉子的位置θ和i_α，i_β進行Park變換轉換成d-q坐標系下的等效電流i_d，i_q；

步驟1.3：將i_d，i_q，ω_m輸入進雙閉環系統中。