[發明專利]基于多步零延遲模型預測的永磁同步電機高速弱磁控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110643525.7
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113285634B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王勃;石浩楠;于泳;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02P6/10
• 分類號: H02P6/10;H02P6/28;H02P21/00;H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 岳昕

1.基于多步零延遲模型預測的永磁同步電機高速弱磁控制方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一、利用前向歐拉離散化方法，將永磁同步電機定子電流狀態方程改寫為多步零延遲模型的電流預測方程；

并根據永磁同步電機驅動系統的結構，構建多步零延遲模型的有限控制集；

步驟二、設計多步零延遲模型的評價函數；

所述多步零延遲模型的評價函數如式(5)所示：

其中，g為評價函數，為定子電流給定值在q軸上的分量，|·|代表取絕對值，f(i′_d(k+1),i′_q(k+1))為限制定子電流i_s幅值的非線性方程，i′_d(k+1)為對下一采樣時刻的定子電流在d軸上分量的預測值進行最小開關變化量評估的結果，i′_q(k+1)為對下一采樣時刻的定子電流在q軸上分量的預測值進行最小開關變化量評估的結果；

所述f(i′_d(k+1),i′_q(k+1))的表達式如式(6)所示：

其中，i_max為定子電流i_s最大允許幅值；

步驟三、基于多步零延遲模型的電流預測方程、有限控制集和評價函數，設計電壓矢量反饋高速弱磁控制方案，利用設計的控制方案對轉速進行響應和調節；

所述電壓矢量反饋高速弱磁控制方案中，基于最小的評價函數值所對應的開關變化量評估結果計算電壓矢量反饋弱磁輸入量，再將電壓矢量反饋弱磁輸入量經過弱磁控制器的PI環節得到電壓閉環反饋弱磁量與速度控制器的輸出做矢量減法，將做矢量減法得到的結果反饋給多步零延遲模型；

所述電壓矢量反饋弱磁輸入量的計算過程為：

基于i′_d(k+1)和i′_q(k+1)計算預測電壓矢量V^*：

式中，V_d(k+1)、V_q(k+1)表示預測電壓矢量V^*的d、q軸分量；

通過式(7)，得到在基速區和弱磁區的臨界條件：

式中，C_ref為弱磁參考電壓，U_lim為逆變器最大輸出限制電壓；

當滿足臨界條件時，永磁同步電機在基速區范圍內運行，電壓矢量反饋弱磁輸入量C_opt等于零；

當不滿足臨界條件時，永磁同步電機超出基速區范圍進入弱磁區運行，此時電壓矢量反饋弱磁輸入量C_opt如式(10)所示：

2.根據權利要求1所述的基于多步零延遲模型預測的永磁同步電機高速弱磁控制方法，其特征在于，所述永磁同步電機定子電流狀態方程為：

表貼式永磁同步電機的參數滿足：L_d＝L_q＝L，L_d表示定子繞組的d軸電感，L_q表示定子繞組的q軸電感；

表貼式永磁同步電機在d、q軸坐標系下的定子電流狀態方程為：

其中，u_d表示作用電壓矢量在d軸上的分量，u_q表示作用電壓矢量在q軸上的分量，R表示表貼式永磁同步電機定子電阻，i_d表示定子電流在d軸上的分量，i_q表示定子電流在q軸上的分量，ω_e表示電機旋轉的電角速度，ψ_f表示轉子永磁體產生的磁鏈，t是時間變量。