[發明專利]基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法

在審

• 申請號: 202211487194.3
• 申請日: 2022-11-25
• 公開（公告）號: CN115811254A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 張福曦;陶磊;王世明;胡慶松
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: H02P9/14
• 分類號: H02P9/14;H02P21/18;G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

本申請涉及一種基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法，該方法包括以下步驟：建立永磁同步發電機控制數學模型。根據李雅普諾夫定律和最小二乘法設計反步控制器數學模型和參數辨識模型。建立永磁同步發電機Simulink仿真模型，通過C2000Ware生成供DSP芯片識別的C代碼，并通過CCS軟件方式實現DSP硬件功能。該基于李雅普諾夫定律的反步控制方法并基于最小二乘法辨識發電機參數以及使用DSP芯片進行模型開發設計方法控制發電機，能夠避免矢量控制方法控制發電機的控制精度差導致的超調問題，提高了發電機轉速調節的精度，通過C2000Ware生成供DSP芯片識別的C代碼，有效避免了代碼難度較大及其開發周期較長的問題，進而實現發電機的穩定調速，縮短了發電機的調速時間。

技術領域

本申請涉及新能源發電和電機控制技術領域，特別是涉及一種基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法。

背景技術

在風力發電和潮流能發電等領域，永磁同步發電機憑借其質量輕、維修方便、結構簡單，具有較高的經濟效益，但在實用葉尖速比法改變電機轉速實現能量最大功率追蹤時，發電機穩定調速非常關鍵。在工農業及生活用電中，旋轉電動機械處處存在，其用電總量占比很大，電機的運轉效率以及調速變化與電量、電費和碳排放有著直接密切的關系。

DSP應用于永磁同步發電機控制領域是一個典型的應用，DSP(digital singnalprocessor)是一種獨特的微處理器，是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號，轉換為0或1的數字信號，再對數字信號進行修改、刪除、強化，并在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。目前，現有的對永磁同步發電機轉速控制方法包括：(1)使用非線性干擾器與反步控制器結合實現轉速和電流的快速跟蹤，以解決擾動問題，但調節時間較長且存在超調現象。(2)使用模糊PID控制器實現轉速外環的矢量控制，以解決調節時間長的問題，但仍存在部分超調現象。(3)使用使用MRAS和Popov超穩定理論設計能辨識發電機參數，結合自適應與反步控制設計了非線性反步控制器，解決了超調問題，但是調節時間長。

因此，現有的永磁同步發電機轉速控制方法通過矢量控制方法控制發電機的轉速精度較差，導致超調問題，矢量控制采用的是PI控制器，PI控制的特點是穩定性與快速性不能兼得，另外，使用傳統的程序代碼編寫開發周期長且代碼調試難度大，使用非線性帆布控制器增加了調節時間。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種調節精度較高且調節時間較短的基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法。

一種基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法，所述方法包括：

建立永磁同步發電機控制數學模型；

根據李雅普諾夫定律和最小二乘法設計反步控制器數學模型和參數辨識模型；

建立永磁同步發電機Simulink仿真模型，通過C2000 Ware生成供DSP芯片識別的C代碼，并通過CCS軟件方式實現DSP硬件功能。

上述基于DSP的永磁同步發電機反步控制調速方法，基于李雅普諾夫定律的反步控制方法并基于最小二乘法辨識發電機參數以及使用DSP芯片進行模型開發設計方法控制發電機，能夠避免矢量控制方法控制發電機的控制精度差導致的超調問題，提高了發電機轉速調節的精度。另外，通過C2000 Ware生成供DSP芯片識別的C代碼，有效避免了代碼難度較大及其開發周期較長的問題，進而實現發電機的穩定調速，縮短了發電機的調速時間，具有較高的經濟效益。

在其中一個實施例中，所述永磁同步發電機控制數學模型為：