【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及永磁同步電機的電流預(yù)測，具體為一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、永磁同步電機pmsm驅(qū)動系統(tǒng)高速運行時，動態(tài)過程中極易出現(xiàn)逆變器參考電壓幅值超過逆變器能夠輸出的最大電壓，致使電壓飽和，這不可避免的會影響參考電壓無法線性輸出，導(dǎo)致驅(qū)動系統(tǒng)電流動態(tài)響應(yīng)速度顯著下降。因此在電壓空間內(nèi)合理設(shè)置逆變器參考電壓矢量制約電壓飽和，實現(xiàn)pmsm驅(qū)動系統(tǒng)定子電流高動態(tài)快速響應(yīng)是未來應(yīng)用的趨勢之一。
2、目前實現(xiàn)電流高動態(tài)快速響應(yīng)的方案之一是固定逆變器參考電壓矢量的相位，將電壓矢量幅值縮小到最大限制電壓范圍內(nèi)，實現(xiàn)增加電壓裕度，提高驅(qū)動系統(tǒng)定子電流響應(yīng)速度。但是由于電壓矢量未考慮直交軸之間的耦合，可能會引起電流動態(tài)響應(yīng)速度的降低。
3、另外有一種直軸參考電流動態(tài)調(diào)整優(yōu)化的方案，通過分析pmsm驅(qū)動系統(tǒng)高速運行時導(dǎo)致電流響應(yīng)速度降低的根本原因是用于提升交軸定子電流的交軸電壓裕度不足。通過設(shè)計交軸電壓反饋外環(huán)對直軸參考電流進行動態(tài)調(diào)整，增加交軸電壓，提升定子交軸電流的響應(yīng)速度。但是該方案提升交軸電壓裕度實質(zhì)是在動態(tài)過程中提供額外的去磁電流，因此必須對定子直軸電流加以限制保證驅(qū)動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的安全性。
4、利用dtc直接控制定子和轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角提高轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)的思想，將foc基于模型思想和dtc的控制方法結(jié)合，獲得mptc模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制。mptc通過代價函數(shù)評估每個逆變器電壓矢量，得出最優(yōu)的參考電壓矢量，提高驅(qū)動系統(tǒng)定子電流高動態(tài)響應(yīng)。但是受到硬件設(shè)備的限制，mp
5、在所述
技術(shù)介紹
部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法及裝置，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，具體步驟包括：
4、步驟1：把pmsm驅(qū)動系統(tǒng)運行的采樣周期設(shè)定為t，分別獲得pmsm驅(qū)動系統(tǒng)在第k個采樣周期tk的實際定子直軸電流id(k)、第k個采樣周期tk的實際定子交軸電流iq(k)、第k個采樣周期tk的轉(zhuǎn)子實際位置角θr(k)和第k個采樣周期tk的直流電源電壓us(k)，以及由于控制時序延遲施加在第k控制周期tk的定子直軸參考電壓定子交軸參考電壓
5、步驟2：通過獲得第k個采樣周期tk的定子直軸估計量和第k個采樣周期tk的包含擾動的定子交軸估計量建立pmsm驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型；
6、步驟3：把相鄰的控制周期定子直軸估計值和定子交軸估計值當作常值，在第k個采樣周期tk到第k+1個采樣周期tk+1之間利用一階前向歐拉法對pmsm驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型進行離散化，獲得第k+1采樣周期tk+1時的定子直軸預(yù)測電流id(k+1)和定子交軸預(yù)測電流iq(k+1)；
7、步驟4：在第k+1個采樣周期tk+1到第k+2個采樣周期tk+2之間采用一階前向歐拉法對pmsm驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型進行離散化，獲得第k+2采樣周期tk+2時的定子直軸預(yù)測電流id(k+2)和定子交軸預(yù)測電流iq(k+2)；
8、步驟5：設(shè)計與電流跟蹤誤差相關(guān)的定子直軸電流獨立代價函數(shù)和定子交軸電流獨立代價函數(shù)根據(jù)定子直軸代價函數(shù)和定子交軸代價函數(shù)獲得電壓矢量矩形約束空間；
9、步驟6：根據(jù)電壓矢量矩形約束空間四個區(qū)域?qū)Χㄗ又陛S電流id(k)和定子交軸電流iq(k)響應(yīng)的不同影響，構(gòu)建電壓反饋的代價函數(shù)約束，通過獲得d軸自適應(yīng)代價函數(shù)約束，選擇參考電壓矢量，并計算輸出電壓矢量的大小，獲得電壓矢量在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子直軸參考電壓和定子交軸參考電壓
10、步驟7：采用最小相位誤差法將定子直軸參考電壓和定子交軸參考電壓幅值縮小到電壓六邊形內(nèi)切圓內(nèi)，獲得定子直軸實際施加電壓ud(k)和定子交軸實際施加電壓uq(k)，將定子直軸實際施加電壓ud(k)和定子交軸實際施加電壓uq(k)進行坐標變化，獲得永磁同步電機定子三相實際施加電壓ua(k)、ub(k)、uc(k)，實現(xiàn)永磁同步電機的基于獨立約束的高動態(tài)無模型預(yù)測電流控制；
11、所述獲得電壓矢量在兩相旋轉(zhuǎn)坐標系下的定子直軸參考電壓和定子交軸參考電壓的具體步驟為：
12、步驟6a：電壓矢量矩形約束空間分為四個區(qū)域id↓iq↓、id↑iq↓、id↓iq↑和id↑iq↑，對dq軸電流響應(yīng)具有不同影響，其中，id↑表示參考電壓使得d軸電流朝參考電流正向變化；id↓表示參考電壓使得d軸電流朝參考電流負向變化；iq↑表示參考電壓使得q軸電流朝參考電流正向變化；iq↓表示參考電壓使得q軸電流朝參考電流負向變化；
13、步驟6b：的大小會改變電壓矢量矩形約束空間的范圍，依據(jù)使定子電流高動態(tài)響應(yīng)速度提升為原則，d軸電流朝參考電流負向變化，增大q軸電壓裕度，避免電壓飽和，獲得dq軸電流獨立設(shè)置約束,如下式所示：
14、
15、其中，k為d軸反饋增益，為電流調(diào)節(jié)器生成的q軸參考電壓，uq為q軸出現(xiàn)電壓飽和后得到實際施加電壓；
16、步驟6c：依據(jù)d軸電流朝參考電流負向變化，即矩形約束空間收斂至直線段上，參考電壓和的解析式,利用park變化獲得park變化式為：
17、
18、進一步地，所述實際定子直軸電流id(k)、實際定子交軸電流iq(k)、轉(zhuǎn)子實際位置角θr(k)、直流電源電壓us(k)獲取的具體步驟為；
19、步驟1a：利用電流傳感器檢測獲得第k個采樣周期tk的定子三相電流a相電流ia(k)和第k個采樣周期tk的b相電流ib(k)；
20、步驟1b：利用位置傳感器檢測獲得第k個采樣周期tk的轉(zhuǎn)子實際位置角θr(k)；
21、步驟1c：利用電壓傳感器檢測獲得第k個采樣周期tk直流電源電壓us(k)；
22、步驟1d：利用clark公式對a相電流ia(k)、b相電流ib(k)進行等幅值變換，獲得基于兩相靜止坐標系下永磁同步電機第k個采樣周期tk的實際定子α軸電流iα(k)和第k個采樣周期tk的實際定子β軸電流iβ(k)，變換公式為；
23、
24、其中，k≥1且k取為正整數(shù)，k＝1,2,3,…。
25、進一步地，所述建立pmsm驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型的具體步驟為：定義n為數(shù)據(jù)窗口長度，根據(jù)第k-n-2個采樣周期tk-2-n的定子直軸參考電壓至第k-2個采樣周期tk-2的定子直軸參考電壓第k-n-2個采樣周期tk-2-n的定子交軸參考電壓至第k-2個采樣周期tk-2的定子交軸參考電壓第k-n個采樣周期tk-n的實際定子直軸電流id(k-n)至第k個采樣周期tk的實際定子直軸電流id(k)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述實際定子直軸電流id(k)、實際定子交軸電流iq(k)、轉(zhuǎn)子實際位置角θr(k)、直流電源電壓us(k)獲取的具體步驟為；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述建立PMSM驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型的具體步驟為：定義n為數(shù)據(jù)窗口長度，根據(jù)第k-n-2個采樣周期Tk-2-n的定子直軸參考電壓至第k-2個采樣周期Tk-2的定子直軸參考電壓第k-n-2個采樣周期Tk-2-n的定子交軸參考電壓至第k-2個采樣周期Tk-2的定子交軸參考電壓第k-n個采樣周期Tk-n的實際定子直軸電流id(k-n)至第k個采樣周期Tk的實際定子直軸電流id(k)、第k-n個采樣周期Tk-n的實際定子交軸電流iq(k-n)至第k個采樣周期Tk的實際定子交軸電流iq(k)，計算獲得第k個采樣周期Tk的定子直軸估計值和第k個采樣周期Tk的定子交軸估計值>
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述在第k個采樣周期Tk到第k+1個采樣周期Tk+1之間利用一階前向歐拉法對PMSM驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型進行離散化的具體公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述在第k+1個采樣周期Tk+1到第k+2個采樣周期Tk+2之間采用一階前向歐拉法對PMSM驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型進行離散化的計算公式為；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：
7.一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制裝置，其特征在于：所述電流控制裝置用于執(zhí)行權(quán)利要求1-6任一項所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述實際定子直軸電流id(k)、實際定子交軸電流iq(k)、轉(zhuǎn)子實際位置角θr(k)、直流電源電壓us(k)獲取的具體步驟為；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于獨立約束條件的高動態(tài)響應(yīng)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于：所述建立pmsm驅(qū)動系統(tǒng)超局部模型的具體步驟為：定義n為數(shù)據(jù)窗口長度，根據(jù)第k-n-2個采樣周期tk-2-n的定子直軸參考電壓至第k-2個采樣周期tk-2的定子直軸參考電壓第k-n-2個采樣周期tk-2-n的定子交軸參考電壓至第k-2個采樣周期tk-2的定子交軸參考電壓第k-n個采樣周期tk-n的實際定子直軸電流id(k-n)至第k個采樣周期tk的實際定子直軸電流id(k)、第k-n個采樣周期tk-n的實際定子交軸電流iq(k-n)至第k個采樣周期tk的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周亞男，馬聰，鄭昕昕，劉通，李霖，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。