[發(fā)明專(zhuān)利]一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210654240.8
• 申請(qǐng)日: 2022-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114915227A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凱;楊帆;鄭逸飛;張雅暉;徐智杰;羅伊逍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02P21/14
• 分類(lèi)號(hào): H02P21/14;H02P21/18;H02P21/20;H02P21/13;H02P25/022
• 代理公司: 武漢東喻專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 張英

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法，包括步驟：根據(jù)電壓方程和運(yùn)動(dòng)方程，建立永磁同步電機(jī)的第一預(yù)測(cè)模型以及代價(jià)函數(shù)；分析得到電機(jī)參數(shù)誤差模型，輸出第二預(yù)測(cè)模型；獲取由電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)不匹配產(chǎn)生的預(yù)測(cè)誤差；輸出d、q軸擾動(dòng)以及轉(zhuǎn)速擾動(dòng)模型；獲取d、q軸擾動(dòng)以及轉(zhuǎn)速擾動(dòng)的擾動(dòng)估計(jì)值；將擾動(dòng)估計(jì)值補(bǔ)償至第一預(yù)測(cè)模型，獲取永磁同步電機(jī)電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)的參考值。基于預(yù)測(cè)誤差獲取建立的擾動(dòng)模型的擾動(dòng)估計(jì)值，將所述擾動(dòng)估計(jì)值補(bǔ)償至第一預(yù)測(cè)模型以獲取第三預(yù)測(cè)模型，同時(shí)考慮了電氣參數(shù)不準(zhǔn)確和機(jī)械參數(shù)不準(zhǔn)確產(chǎn)生的擾動(dòng)，從而提高了預(yù)測(cè)模型的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

永磁同步電機(jī)(PMSM)是一種常用的三相同步交流電機(jī)，具有高效率、高功率密度等特點(diǎn)。隨電機(jī)運(yùn)行性能日益提高，有限控制集模型預(yù)測(cè)控制(FCS-MPC)因其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、易于處理非線性和約束以及良好的動(dòng)態(tài)性能而受到越來(lái)越廣泛的使用以提高控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

直接速度預(yù)測(cè)控制(MP-DSC)是FCS-MPC控制策略之一，它可以通過(guò)預(yù)測(cè)模型和目標(biāo)函數(shù)直接控制速度，而無(wú)需采用級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)。然而，傳統(tǒng)的MP-DSC過(guò)于依賴(lài)模型參數(shù)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)參數(shù)不匹配時(shí)，系統(tǒng)的性能會(huì)惡化。事實(shí)上，永磁同步電機(jī)在各種工作環(huán)境下運(yùn)行時(shí)，環(huán)境溫度、磁飽和和負(fù)載條件都會(huì)發(fā)生劇烈的變化，這會(huì)對(duì)電機(jī)參數(shù)產(chǎn)生重大影響。

因此，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)不準(zhǔn)確或者發(fā)生變化時(shí)，預(yù)測(cè)的參考參數(shù)就會(huì)不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致整個(gè)電機(jī)的魯棒性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法，用以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

本發(fā)明提供一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法，其特征在于，包括步驟：

S1根據(jù)永磁同步電機(jī)同步坐標(biāo)系下的電壓方程和運(yùn)動(dòng)方程，建立永磁同步電機(jī)的第一預(yù)測(cè)模型以及代價(jià)函數(shù)；

S2基于所述第一預(yù)測(cè)模型分析得到電機(jī)參數(shù)誤差模型，輸出第二預(yù)測(cè)模型，獲取由電氣參數(shù)和機(jī)械參數(shù)不匹配產(chǎn)生的預(yù)測(cè)誤差；

S3基于所述預(yù)測(cè)誤差，對(duì)所述電壓方程和運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行重構(gòu)，并輸出d、q軸擾動(dòng)以及轉(zhuǎn)速擾動(dòng)模型；

S4獲取全參數(shù)擾動(dòng)觀測(cè)器,獲取d、q軸擾動(dòng)以及轉(zhuǎn)速擾動(dòng)的擾動(dòng)估計(jì)值；

S5將所述擾動(dòng)估計(jì)值補(bǔ)償至所述第一預(yù)測(cè)模型，獲取第三預(yù)測(cè)模型，通過(guò)所述第三預(yù)測(cè)模型獲取永磁同步電機(jī)電氣參數(shù)的預(yù)測(cè)值。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種永磁同步電機(jī)的直流速度預(yù)測(cè)控制方法，步驟S1中的所述電壓方程和運(yùn)動(dòng)方程為：

利用一階歐拉離散化方法得到預(yù)測(cè)模型為：

其中，i_d、i_q分別為同步坐標(biāo)系下的d、q軸電流分量，u_d、u_q分別為同步坐標(biāo)系下的d、q軸電壓分量；R_s、L_s、ψ_f分別表示定子電阻、定子電感、永磁體磁鏈；J、B、p分別表示轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、阻尼系數(shù)、極對(duì)數(shù)；ω_e為轉(zhuǎn)子電氣轉(zhuǎn)速，ω_r為轉(zhuǎn)子機(jī)械轉(zhuǎn)速，T_e為電磁轉(zhuǎn)矩，T_L為負(fù)載轉(zhuǎn)矩；