[發明專利]基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測磁鏈控制方法

在審

• 申請號: 202210985511.8
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115967317A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 陳益廣;張浩然;蘇江
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P25/024;H02P27/06
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1.一種基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法，其特征在于，為降低雙矢量模型預測磁鏈控制算法對電機參數的靈敏度，分別建立延遲補償、磁鏈預測以及最優電壓矢量作用時間計算各環節的預測誤差模型以及誤差傳遞關系，將得到的預測誤差分別補償到各環節中，以提升雙矢量模型預測磁鏈控制算法的參數魯棒性。

其具體特征如下：

定義L與ψ_f分別為永磁同步電機的定子電感和轉子永磁磁鏈的實際值，L₀與ψ_f0為標稱值，定子電感和轉子永磁磁鏈的參數偏差分別為ΔL＝L₀-L和Δψ_f＝ψ_f0-ψ_f，永磁同步電機的直軸和交軸分別用d軸和q軸表示；

電機參數為標稱值條件下，延遲補償環節的估算表達式為

式中，和分別為(k+1)T_s時刻電機參數為標稱值條件下的d軸和q軸定子磁鏈的估算值；ψ_d(k)和ψ_q(k)分別為kT_s時刻的d軸和q軸定子磁鏈的估算值；T₁^k和分別為kT_s時刻內第一最優電壓矢量和第二最優電壓矢量的作用時間；和分別為電機參數標稱值時第一最優電壓矢量的定子d軸和q軸磁鏈變化斜率；和分別為電機參數標稱值時第二最優電壓矢量的定子d軸和q軸磁鏈變化斜率，并表示為

式中，u_di(k)和u_qi(k)分別為第一最優電壓矢量的d軸和q軸分量；u_dj(k)和u_qj(k)分別為第二最優電壓矢量的d軸和q軸分量；R為定子電阻；ω_e為電角速度；

參數失配引起的延遲補償環節定子磁鏈預測誤差為

式中，和分別為(k+1)T_s時刻延遲補償環節的d軸和q軸定子磁鏈的預測誤差；

電機參數為標稱值條件下，磁鏈預測環節的估算表達式為

式中，(k+1)T_s時刻逆變器輸出的6個有效電壓矢量為u_m(m＝1，2，3，4，5，6)，u_d(k+1)和u_q(k+1)分別為有效電壓矢量u_m的d軸和q軸分量；和分別為(k+2)T_s時刻u_m作用下的電機參數為標稱值時的d軸和q軸定子磁鏈的預測值；

參數失配引起的磁鏈預測環節定子磁鏈預測誤差為

式中，ψ_d(k+1)和ψ_q(k+1)分別為(k+1)T_s時刻考慮延遲補償的d軸和q軸定子磁鏈的估算值；和分別為(k+2)T_s時刻磁鏈預測環節的d軸和q軸定子磁鏈的預測誤差；

設(k+2)T_s時刻施加的第一最優電壓矢量和第二最優電壓矢量的作用時間分別為T₁^k+1和定子d軸和q軸磁鏈變化斜率可表示為

式中，和分別為電機參數為標稱值時第一最優電壓矢量的d軸和q軸磁鏈變化斜率；和分別為電機參數為標稱值時第二最優電壓矢量的d軸和q軸磁鏈變化斜率；u_di(k+1)和u_qi(k+1)分別為第一最優電壓矢量的d軸和q軸分量；u_dj(k+1)和u_qj(k+1)分別為第二最優電壓矢量的d軸和q軸分量；

參數失配引起的最優電壓矢量作用時間計算環節定子磁鏈預測誤差為

式中，和分別為(k+2)T_s時刻最優電壓矢量作用時間計算環節的d軸和q軸定子磁鏈的預測誤差；其中，

式中，和分別為第一最優電壓矢量的d軸和q軸磁鏈變化斜率；和分別為第二最優電壓矢量的d軸和q軸磁鏈變化斜率；

忽略式(2)和式(3)中數值較小的第一最優電壓矢量和第二最優電壓矢量作用時間項后，延時補償環節預測誤差式(4)近似表示為

忽略式(6)中數值較小的最優電壓矢量作用時間項后，磁鏈預測環節預測誤差近似表示為

將估算得到的預測誤差補償到磁鏈預測環節中可得

式中，ψ_dp(k+2)和ψ_qp(k+2)分別為(k+2)T_s時刻u_m作用下的d軸和q軸定子磁鏈的預測值；和分別為(k+2)T_s時刻磁鏈預測環節誤差補償后的d軸和q軸定子磁鏈的預測值；

忽略式(7)和式(8)中數值較小的最優電壓矢量作用時間項后，最優電壓矢量作用時間計算環節預測誤差式(9)近似表示為

將估算得到的預測誤差補償到最優電壓矢量作用時間計算環節中可得

式中，ψ_d(k+2)和ψ_q(k+2)分別為(k+2)T_s時刻的d軸和q軸定子磁鏈的預測值；和分別為(k+2)T_s時刻最優電壓矢量作用時間計算環節誤差補償后的d軸和q軸定子磁鏈的預測值。

通過計算式(10)～(14)，可實現雙矢量模型預測磁鏈控制算法的預測誤差補償，從而提高電機參數失配時的預測磁鏈精度。