【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種設(shè)計(jì)方法，屬于永磁同步電機(jī)弱磁控制。
技術(shù)介紹
1、雙閉環(huán)控制是永磁同步電機(jī)基本的控制框架，它由外環(huán)轉(zhuǎn)速環(huán)、內(nèi)環(huán)電流環(huán)構(gòu)成，其核心是通過坐標(biāo)變換將三相正弦電流變?yōu)閮上嘈D(zhuǎn)電流進(jìn)行控制，最終通過空間矢量脈寬調(diào)制(space?vector?pulse?width?modulation,svpwm)輸出逆變器開關(guān)信號(hào)。對(duì)于需要弱磁控制的永磁同步電機(jī)，往往需要在雙閉環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入電壓環(huán)，即通過電壓矢量幅值反饋的方式進(jìn)行弱磁控制。對(duì)于電流環(huán)與轉(zhuǎn)速環(huán)，由于其閉環(huán)系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，因此可以直接寫出傳遞函數(shù)進(jìn)而推導(dǎo)得到相應(yīng)控制器的參數(shù)整定方法，但對(duì)于電壓閉環(huán)，情況則完全不同。圖1為電壓幅值反饋弱磁控制環(huán)示意圖，其中電壓調(diào)節(jié)器的參考值us,ref是svpwm六邊形電壓約束的內(nèi)切圓半徑。用ud和uq表示d、q軸電壓，那么電壓矢量幅值的反饋值us寫為：
2、
3、電壓閉環(huán)方法是實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)弱磁運(yùn)行的有效途徑，具有很強(qiáng)的參數(shù)魯棒性和可行性。然而，電壓閉環(huán)的非線性惡化了比例積分(proportional?integral,pi)調(diào)諧問題，導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)器的pi調(diào)諧標(biāo)準(zhǔn)缺失。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有弱磁控制器參數(shù)整定需要試湊的的問題，進(jìn)而提出一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法。
2、本專利技術(shù)為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：本專利技術(shù)的步驟包括：
3、步驟1、計(jì)算q軸電壓參考值并構(gòu)建q軸電壓閉環(huán)；
4、
5、步驟3、通過轉(zhuǎn)速自適應(yīng)電壓閉環(huán)的調(diào)節(jié)作用實(shí)現(xiàn)弱磁控制。
6、進(jìn)一步的，步驟1中q軸電壓uq用作所提出的電壓閉環(huán)的反饋，而不是電壓矢量幅值us，目的是將非線性計(jì)算前置，其參考值uq,ref為：
7、
8、公式(2)中，udc表示逆變器直流母線電壓，ud表示d軸電壓。
9、進(jìn)一步的，步驟2具體包括：
10、步驟201、針對(duì)非積分型解耦的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)；
11、步驟202、針對(duì)積分型解耦的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。
12、進(jìn)一步的，步驟201中對(duì)于非積分型解耦結(jié)構(gòu)，假設(shè)：實(shí)際d軸電流可以很好地跟隨其參考值，即id＝id,ref；電流pi調(diào)節(jié)器輸出的q軸電壓uq,pi和反電動(dòng)勢(shì)被視為擾動(dòng)項(xiàng)，在電壓閉環(huán)的分析中，前饋解耦和反饋解耦被同等對(duì)待，非積分型解耦的電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)hv,1(s)寫為：
13、
14、公式(3)中，kp,v表示電壓調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)，ki,v表示電壓調(diào)節(jié)器的積分系數(shù)，ωe表示電機(jī)的電角速度，ld表示永磁同步電機(jī)的d軸電感；
15、如果比例系數(shù)kp,v為零，則公式(3)簡(jiǎn)化為純積分環(huán)節(jié)，此時(shí)電壓閉環(huán)傳遞函數(shù)gv,1(s)寫為一階慣性環(huán)節(jié)的形式：
16、
17、公式(4)中，ωv表示電壓環(huán)的帶寬；
18、獲得非積分型解耦的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)器pi整定方法，具體為：
19、
20、進(jìn)一步的，步驟202中積分型解耦的電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)hv,2(s)寫為：
21、
22、公式(6)中，ωc表示電流環(huán)的帶寬，s表示復(fù)頻率；
23、得到其閉環(huán)傳遞函數(shù)gv,2(s)為：
24、
25、gv,2(s)有兩個(gè)極點(diǎn)，將兩個(gè)極點(diǎn)相等地配置在負(fù)實(shí)軸上，且嚴(yán)格保證穩(wěn)定性，kp,v和ki,v之間的關(guān)系表示為：
26、
27、假設(shè)：
28、
29、閉環(huán)傳遞函數(shù)gv,2(s)寫為：
30、
31、公式(10)中，ωv′表示閉環(huán)極點(diǎn)頻率，電壓閉環(huán)的真實(shí)帶寬ωv通過以下公式計(jì)算：
32、
33、公式(11)中，j表示虛數(shù)單位，求解上式，得到真實(shí)的電壓閉環(huán)帶寬：
34、
35、得到積分型解耦的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)器pi整定方法：
36、
37、本專利技術(shù)的有益效果是：
38、1、本專利技術(shù)解決了傳統(tǒng)弱磁控制中電壓閉環(huán)非線性導(dǎo)致的控制器參數(shù)整定困難問題；
39、2、本專利技術(shù)一方面提供了明確的設(shè)計(jì)理論，電壓調(diào)節(jié)器參數(shù)應(yīng)該具有轉(zhuǎn)速自適應(yīng)屬性；另一方面簡(jiǎn)化了參數(shù)整定過程，只需要人為選取閉環(huán)帶寬即可完成電壓調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定；
40、3、本專利技術(shù)通過q軸電壓閉環(huán)反饋代替?zhèn)鹘y(tǒng)電壓矢量幅值閉環(huán)反饋，使電壓閉環(huán)的非線性計(jì)算前置；
41、4、本專利技術(shù)根據(jù)不同的電流環(huán)解耦支路構(gòu)建不同的電壓閉環(huán)控制框圖，從而設(shè)計(jì)不同的轉(zhuǎn)速自適應(yīng)參數(shù)整定規(guī)則；
42、5、本專利技術(shù)設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器可以實(shí)現(xiàn)僅輸入期望帶寬便可實(shí)現(xiàn)在線pi參數(shù)整定，解決了傳統(tǒng)電壓閉環(huán)非線性導(dǎo)致的參數(shù)整定困難問題。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟1中q軸電壓uq用作所提出的電壓閉環(huán)的反饋，而不是電壓矢量幅值us，目的是將非線性計(jì)算前置，其參考值uq,ref為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟201中對(duì)于非積分型解耦結(jié)構(gòu)，假設(shè)：實(shí)際d軸電流可以很好地跟隨其參考值，即id＝id,ref；電流PI調(diào)節(jié)器輸出的q軸電壓uq,PI和反電動(dòng)勢(shì)被視為擾動(dòng)項(xiàng)，在電壓閉環(huán)的分析中，前饋解耦和反饋解耦被同等對(duì)待，非積分型解耦的電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)Hv,1(s)寫為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟202中積分型解耦的電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)Hv,2(s)寫為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟1中q軸電壓uq用作所提出的電壓閉環(huán)的反饋，而不是電壓矢量幅值us，目的是將非線性計(jì)算前置，其參考值uq,ref為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速自適應(yīng)弱磁控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：于泳，王林之，張宏偉，顧嘉昕，徐殿國，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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