[發(fā)明專利]虛擬電感自校正的永磁電機(jī)電流紋波擴(kuò)頻控制方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210579543.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114865980A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘醇;任浩天;倪鍇;石昊晨;王宏喆;張沖;曲榮海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P23/00
• 分類號(hào): H02P23/00;H02P23/14;H02P27/06;H02P6/28;H02P6/182
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 徐美琳

本發(fā)明公開(kāi)了虛擬電感自校正的永磁電機(jī)電流紋波擴(kuò)頻控制方法及系統(tǒng)，屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明根據(jù)虛擬電感參數(shù)設(shè)定值以三相電流紋波峰值為控制對(duì)象，通過(guò)三相電流紋波擴(kuò)頻控制模塊更新下一開(kāi)關(guān)周期開(kāi)關(guān)頻率并計(jì)算出三相電流紋波特征拐點(diǎn)預(yù)測(cè)值；通過(guò)采樣得到三相電流紋波特征拐點(diǎn)采樣值；將三相紋波電流特征拐點(diǎn)的采樣值和預(yù)測(cè)值輸入虛擬電感自校正模塊，經(jīng)解耦函數(shù)計(jì)算及比例積分控制得到虛擬電感校正值；根據(jù)虛擬電感校正值，更新虛擬電感參數(shù)設(shè)定值，從而實(shí)現(xiàn)三相電流紋波峰值的高準(zhǔn)確度控制。本發(fā)明綜合考慮電機(jī)自感互感參數(shù)，降低了電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電感變化對(duì)電流紋波預(yù)測(cè)精度的影響，提高了系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確度，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的電流紋波控制效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及虛擬電感自校正的永磁電機(jī)電流紋波擴(kuò)頻控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在眾多電機(jī)種類中，永磁同步電機(jī)由于其高效率、高功率密度、簡(jiǎn)單可靠等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、風(fēng)機(jī)、機(jī)床等。近年來(lái)，由于新技術(shù)、新工藝和新器件的涌現(xiàn)與發(fā)展，永磁同步電機(jī)的性能得到了進(jìn)一步的提升，其應(yīng)用面也在不斷拓寬。

為了降低永磁電機(jī)的運(yùn)行損耗，提升整個(gè)電磁系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定系，國(guó)家對(duì)控制系統(tǒng)有電流紋波的控制要求。傳統(tǒng)系統(tǒng)為了達(dá)到此要求采用提升開(kāi)關(guān)頻率的方式來(lái)降低電流紋波，但這既在一些時(shí)刻電流紋波遠(yuǎn)低于應(yīng)用需求，造成額外的開(kāi)關(guān)損耗；同時(shí)單一的開(kāi)關(guān)頻率又會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)頻次的電磁干擾加劇。根據(jù)現(xiàn)有的通過(guò)給定參數(shù)計(jì)算電流紋波從而調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率的方案，雖在參數(shù)準(zhǔn)確時(shí)可以達(dá)到較好的控制效果，但在絕大多數(shù)情況下，由于母線電壓波動(dòng)、電感隨溫度變化或磁路因加減載導(dǎo)致的電流、內(nèi)功率因數(shù)角變化而飽和，實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)會(huì)背離設(shè)定值。這時(shí)，使用這種調(diào)控方案難以達(dá)到期望的紋波控制效果，其紋波控制穩(wěn)定性也無(wú)法保證。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種虛擬電感自校正的永磁電機(jī)電流紋波擴(kuò)頻控制方法及系統(tǒng)，建立了永磁電機(jī)電流紋波預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)化模型，用于在保證控制精度的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化控制難度，建立虛擬電感自校正模型，其目的在于基于自校正模型，以虛擬電感為控制對(duì)象，降低電流紋波控制誤差。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種虛擬電感自校正的永磁電機(jī)電流紋波擴(kuò)頻控制方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)虛擬電感設(shè)定值，計(jì)算下一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)三相電流變化率表達(dá)式；

(2)根據(jù)電流紋波期望值及所述步驟1中獲得的下一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)三相電流變化率表達(dá)式更新下一開(kāi)關(guān)周期開(kāi)關(guān)頻率，計(jì)算下一開(kāi)關(guān)周期內(nèi)三相電流紋波特征拐點(diǎn)的預(yù)測(cè)值；

(3)在下一開(kāi)關(guān)周期采樣得到三相電流紋波特征拐點(diǎn)的采樣值，并根據(jù)其與所述步驟(2)中獲得的三相電流特征拐點(diǎn)的紋波預(yù)測(cè)值得到虛擬電感校正值；根據(jù)虛擬電感校正值更新所述步驟(1)中的三相電流變化率表達(dá)式；

(4)重復(fù)所述步驟(1)-(3)由此實(shí)現(xiàn)虛擬電感自校正與電流紋波擴(kuò)頻控制。

進(jìn)一步地，所述步驟(1)具體包括：

簡(jiǎn)化永磁電機(jī)數(shù)學(xué)模型，忽略定子繞組電阻、忽略定子繞組漏自感，則定子繞組互感平均值M_s0為定子繞組自感平均值L_s0的一半，定子繞組互感二次諧波幅值M_s2與定子繞組自感二次諧波幅值L_s2相等，即 M_s0＝L_s0/2；M_s2＝L_s2；將由永磁體磁鏈變化導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)反電勢(shì)和由定子繞組的自感及互感變化導(dǎo)致的反電勢(shì)作為穩(wěn)態(tài)反電勢(shì)，根據(jù)調(diào)制原理得到上橋臂開(kāi)關(guān)占空比與穩(wěn)態(tài)反電勢(shì)的關(guān)系；

根據(jù)原始電感參數(shù)L_s0、L_s2和實(shí)時(shí)電感參數(shù)L_s0'、L_s2'定義虛擬電感L_V1、 L_V2；