[發(fā)明專利]一種永磁同步電機(jī)的魯棒模型預(yù)測電流控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110634269.5
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113258837B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)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(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32555
• 代理人: 陳俊杰

本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)的魯棒模型預(yù)測電流控制方法及裝置，該裝置將定子電流指令生成模塊輸出的目標(biāo)定子電流d軸和q軸電流分量、轉(zhuǎn)換模塊輸出的轉(zhuǎn)子電氣角速度和電流矢量變換模塊輸出的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電流直軸和交軸分量進(jìn)行計算，獲取最優(yōu)電壓矢量；將獲取的最優(yōu)電壓矢量，生成逆變器功率開關(guān)器件所需的驅(qū)動信號；將所述逆變器功率開關(guān)器件的驅(qū)動信號作用在三相逆變器模塊上，使得永磁同步電機(jī)實現(xiàn)所述的魯棒模型預(yù)測電流控制。該裝置有效地減少了算法計算預(yù)測電流時因參數(shù)變化造成的電流誤差，降低了控制算法的參數(shù)敏感度，改善了電流控制效果，而且計算負(fù)擔(dān)較小，便于應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)的魯棒模型預(yù)測電流控制裝置及方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)具有運行效率高、功率密度大、控制簡單等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各種電壓和功率等級的傳動領(lǐng)域。由于不受變流器調(diào)制策略的約束，模型預(yù)測電流控制(ModelPredictive Current Control，MPCC)已在電機(jī)傳動領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。通過預(yù)測未來時刻的電流狀態(tài)，來獲得接近于期望電流的電流響應(yīng)，從而提高電流控制性能。

傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)模型預(yù)測電流控制往往需要根據(jù)永磁同步電機(jī)的定子電阻，轉(zhuǎn)子磁鏈，交軸和直軸電感參數(shù)來計算預(yù)測電流。在預(yù)測方程中，這些參數(shù)被設(shè)定為固定值。然而在永磁同步電機(jī)運行過程中，這些參數(shù)會受電流、溫度、磁飽和等環(huán)境因素的影響而發(fā)生變化，這些變化被稱為參數(shù)失配。參數(shù)失配會導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果偏離期望值，獲得不理想的電流響應(yīng)，惡化系統(tǒng)控制性能。如何降低永磁同步電機(jī)的模型預(yù)測電流控制策略對電機(jī)固有參數(shù)的依賴性，獲得良好的電流控制性能，是值得研究的問題。

參數(shù)辨識算法能一定程度上解決MPCC中的參數(shù)失配問題。目前主流的參數(shù)辨識方法大體分為離線參數(shù)辨識和在線參數(shù)辨識兩類。離線參數(shù)辨識往往不需要復(fù)雜的算法，但為了獲得特定參數(shù)值，需要進(jìn)行多次實驗，工作量較大。在線辨識的特點是可以在線檢測出實時的電機(jī)參數(shù)，這樣控制程序調(diào)用的都是和當(dāng)前環(huán)境相匹配的參數(shù)，相對于傳統(tǒng)MPCC的準(zhǔn)確性有所提高。但這會使得控制程序變得更加復(fù)雜，對控制芯片的主頻和運算速度都有更高的要求，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種永磁同步電機(jī)的魯棒模型預(yù)測電流控制裝置和方法，解決了永磁同步電機(jī)的定子電阻，轉(zhuǎn)子磁鏈，交軸和直軸電感的參數(shù)失配的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案：

一種永磁同步電機(jī)的魯棒模型預(yù)測電流控制裝置，該裝置包括：

定子電流指令生成模塊，用于生成目標(biāo)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(jī)定子的相電流、轉(zhuǎn)子機(jī)械位置角和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的實際值；

轉(zhuǎn)換模塊，用于將信號采集模塊輸出的轉(zhuǎn)子機(jī)械位置角和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子電氣位置角和轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換模塊輸出的轉(zhuǎn)子電氣位置角計算后變換為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電流直軸和交軸分量；

魯棒模型預(yù)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(biāo)定子電流d軸和q軸電流分量、轉(zhuǎn)換模塊輸出的轉(zhuǎn)子電氣角速度和電流矢量變換模塊輸出的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電流直軸和交軸分量進(jìn)行計算，獲取最優(yōu)電壓矢量；

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

將所述逆變器功率開關(guān)器件的驅(qū)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(jī)連接，使得永磁同步電機(jī)實現(xiàn)所述的魯棒模型預(yù)測電流控制。

優(yōu)選的，所述目標(biāo)定子電流d軸和q軸電流分量的定子電流q軸給定分量，可由轉(zhuǎn)速經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后獲取，定子電流d軸給定分量，將其設(shè)為零，采用i_d＝0控制。