[發明專利]一種永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202110634269.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113258837B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 吳翔;呂澤昊;李超;朱季楓;張甲哲;張旭;譚國俊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02P6/28
• 分類號: H02P6/28;H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022;H02P27/06
• 代理公司: 徐州先卓知識產權代理事務所(普通合伙) 32555
• 代理人: 陳俊杰

1.一種永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制裝置，其特征于，該裝置包括：

定子電流指令生成模塊，用于生成目標定子電流d軸和q軸電流分量；

信號采集模塊，用于采集電機定子的相電流、轉子機械位置角和轉子轉速的實際值；

轉換模塊，用于將信號采集模塊輸出的轉子機械位置角和轉子轉速轉換為轉子電氣位置角和轉子電氣角速度；

電流矢量變換模塊，用于將信號采集模塊輸出的定子相電流和轉換模塊輸出的轉子電氣位置角計算后變換為轉子旋轉坐標系下的定子電流直軸和交軸分量；

魯棒模型預測電流控制模塊，用于將定子電流指令生成模塊輸出的目標定子電流d軸和q軸電流分量、轉換模塊輸出的轉子電氣角速度和電流矢量變換模塊輸出的旋轉坐標系下的定子電流直軸和交軸分量進行計算，獲取最優電壓矢量；

脈沖生成模塊，用于將魯棒模型預測電流控制模塊獲取的最優電壓矢量，生成逆變器功率開關器件所需的驅動信號；

將所述逆變器功率開關器件的驅動信號作用在三相逆變器模塊上，三相逆變器模塊與永磁同步電機連接，使永磁同步電機實現所述的魯棒模型預測電流控制；

所述的魯棒模型預測電流控制模塊包括：

電流預測模塊一、參數失配補償量計算模塊、電流修正模塊、電流預測模塊二和最優電壓矢量選取模塊；

所述參數失配補償量計算模塊輸入為k時刻的實際電流(i_d(k),i_q(k))與k時刻的預測電流以及(k-1)時刻的最優電壓矢量(u_d(k-1),u_q(k-1))，輸出為參數失配補償量(C_d，C_q，M_d，M_q)，計算公式如下：

其中下標‘d(q)_last’表示上一時刻的值。

2.根據權利要求1所述的永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制裝置，其特征于，所述目標定子電流d軸和q軸電流分量的定子電流q軸給定分量，由轉速環輸出端獲取，定子電流d軸給定分量，將其設為零。

3.根據權利要求1所述的永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制裝置，其特征于，所述電流預測模塊一輸入為定子電流直軸和交軸分量(i_d,i_q)，轉子電氣角速度ω_e，輸出為下一時刻的定子電流直軸和交軸分量預測值輸出量為(k+1)時刻的值，計算公式如下：

其中分別為預測過程中的定子電阻，定子直軸電感，交軸電感和轉子磁鏈，T_s為采樣周期，u_d(k)和u_q(k)為k時刻的最優電壓矢量，為已知量。

4.根據權利要求1所述的永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制裝置，其特征于，所述電流修正模塊輸入為參數失配補償量(C_d，C_q，M_d，M_q)，(k+1)時刻的電流預測值和以及k時刻的最優電壓矢量(u_d(k),u_q(k))，輸出為修正后的(k+1)時刻定子電流計算公式如下：

5.根據權利要求1所述的永磁同步電機的魯棒模型預測電流控制裝置，其特征于，所述的電流預測模塊二的輸入為修正后的(k+1)時刻定子電流參數失配補償量(C_d，C_q，M_d，M_q)，轉子電氣角速度ω_e和8種電壓矢量(U_i(k+1)，i＝0,1,2...7)，其輸出為(k+2)時刻的補償后的8組預測電流計算公式如下：

其中分別為預測過程中的定子電阻，定子直軸電感，交軸電感和轉子磁鏈，T_s為采樣周期。