[發(fā)明專利]一種雙三相電機(jī)高精度模型預(yù)測電流控制系統(tǒng)及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211191517.4
• 申請日: 2022-09-28
• 公開（公告）號: CN115833671A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙文祥;崔佳;吉敬華;黃林森;杜育軒
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P29/028
• 代理公司: 南京智造力知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32382
• 代理人: 胡德水

1.一種雙三相電機(jī)高精度模型預(yù)測電流控制系統(tǒng)，其特征在于，包括系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)硬件包括雙三相永磁電機(jī)、直流電源、PWM模塊、逆變器、位置傳感器、電流傳感器；系統(tǒng)軟件包括：合成的24虛擬電壓矢量模塊、轉(zhuǎn)速控制器、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、延時模塊、預(yù)測模塊、占空比計算模塊、簡化模塊和價值函數(shù)模塊；

所述雙三相永磁電機(jī)由兩套三相繞組空間相移30°構(gòu)成；所述逆變器輸入端與直流電源連接，逆變器信號端與PWM模塊連接；逆變器為六相兩電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，逆變器輸出端與雙三相電機(jī)A、B、C、D、E、F相連接，負(fù)責(zé)將PWM信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機(jī)所需的六相正弦交流電；所述位置傳感器采用旋轉(zhuǎn)變壓器，與雙三相永磁電機(jī)同軸連接，所述電流傳感器與逆變器連接，負(fù)責(zé)采樣電機(jī)六相電流；

所述的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊輸入端連接電流傳感器，輸出端連接延時補(bǔ)償模塊，用于將自然坐標(biāo)系下的六相電流轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流，實(shí)現(xiàn)解耦控制；

所述延時模塊輸入端連接坐標(biāo)變換模塊，輸出端連接預(yù)測模型，用以彌補(bǔ)數(shù)字系統(tǒng)采樣帶來的“一拍延時”問題；

所述預(yù)測模型模塊輸入端連接延時補(bǔ)償模塊、24虛擬電壓矢量模塊以及位置傳感器，負(fù)責(zé)輸出不同電壓矢量作用下dq軸電流變化位置；

所述轉(zhuǎn)速控制器由PI控制用以獲取q軸參考電流，其輸入端為給定轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速的誤差，輸出端為q軸電流的參考值；

所述的占空比計算模塊輸入端連接所述轉(zhuǎn)速控制器以及預(yù)測模型模塊，用以計算各電壓矢量作用下最優(yōu)電壓矢量所在位置及其占空比；

所述的簡化模塊及價值函數(shù)模塊輸入端連接占空比計算模塊，用以降低算法的迭代次數(shù)并選出最優(yōu)矢量及其占空比；所述PWM模塊輸入端連接價值函數(shù)模塊，將軟件系統(tǒng)獲得的最優(yōu)矢量及占空比轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的PWM信號，輸出至逆變器，完成調(diào)制，從而驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙三相電機(jī)高精度模型預(yù)測電流控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步驟：

步驟1)構(gòu)造24個虛擬電壓矢量；

步驟2)優(yōu)化電壓矢量的開關(guān)次序，使其標(biāo)準(zhǔn)化；

步驟3)通過位置傳感器獲得轉(zhuǎn)速及位置角、通過電流傳感器獲得六相電流，再經(jīng)坐標(biāo)變換模塊獲得旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電流；

步驟4)推導(dǎo)雙三相永磁電機(jī)的預(yù)測模型；

步驟5)使用最小誤差的方法計算電壓矢量作用的占空比；

步驟6)簡化遍歷尋優(yōu)的過程；

步驟7)通過價值函數(shù)選出最優(yōu)電壓矢量及其占空比，并輸出至PWM模塊，通過逆變器調(diào)制，輸出相應(yīng)的電壓矢量，完成整個控制。