一种永磁同步电机相电流重构盲区的解决方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112202377A(43)申请公布日2021.01.08(21)申请号202010951542.2(22)申请日2020.09.11(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人张硕李雪荣张承宁李雪萍(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430代理人范盈(51)Int.Cl.H02P21/00(2016.01)H02P21/14(2016.01)H02P21/22(2016.01)H02P25/022(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种永磁同步电机相电流重构盲区的解决方法(57)摘要一种永磁同步电机相电流重构盲区的解决方法，该方法中在电流重构盲区时采用模型预测模块预测的电流替代重构电流进行反馈，具有好的控制效果。没有注入额外的电压矢量，系统的稳定性得到了保障，利用单电流传感器进行相电流的重构，降低了控制系统的成本，减小了控制系统的体积，避免了电流传感器之间的差异带来的测量误差。CN112202377ACN112202377A权利要求书1/2页1.一种永磁同步电机相电流重构盲区的解决方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一、建立永磁同步电机在d-q坐标系下的简化数学模型；步骤二、对于某个k时刻，基于改进无差拍预测控制方法预测下一时刻即k+1时刻的d、q轴电流；根据母线电流传感器相电流重构原理建立相电流重构模块，预测相电流并转换为d-q坐标系下的电流，对k+1时刻的d、q轴电流预测实现反馈控制；步骤三、基于传统未经改进的无差拍预测控制方法建立模型预测模块预测重构相电流；步骤四、根据最小采样时间，在传统相电流重构方法进入重构盲区时，用所述模型预测模块预测的电流替代重构的三相电流，从而选择最优的重构相电流进行反馈，实现基于传统无差拍预测控制的控制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤一中建立永磁同步电机在d-q坐标系下的简化数学模型基于以下假设：(1)、永磁同步电机的磁路特性为线性，没有磁滞、磁饱和现象；(2)、定子三相绕组参数值相同，角度相隔120°，且在气隙中形成的磁场为正弦分布；(3)、定子绕组和转子永磁体间形成的气隙均匀分布；永磁同步电机采用表贴式结构，具体数学模型为：ud＝Rsid+pψd-weψquq＝Rsiq+pψq+weψdψd＝Ldid+ψrψq＝LqiqTe＝1.5pm(ψriq+(Ld-Lq)idiq)式中，ud、uq为d-q坐标系下定子电压；id、iq为d-q坐标系下定子电流；Ψd、Ψq为d-q坐标系下的定子磁链；Ψr为转子磁链；Rs为定子电阻；Ld、Lq分别为d、q轴的电枢电感；we、wm分别为转子的电角速度和转子的机械角速度；Te为电磁转矩；TL为负载转矩；B为粘滞系数；pm为电机的极对数；t为时间变量；J为负载转动惯量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：首先，选取k时刻作为当前时刻，基于改进无差拍预测控制方法预测k+1时刻的电流：id-p(k)＝id(k)×(1-(Ts-t2)×Rs/Ls)+iq(k)×(Ts-t2)×we+(Ts-t2)/Ls×ud(k-1)iq-p(k)＝iq(k)×(1-(Ts-t2)×Rs/Ls)-id(k)×(Ts-t2)×we+(Ts-t2)/Ls×uq(k-1)-(Ts-t2)×we×ψf/Lsid-p(k+1)＝id-p(k)×(1-Ts×Rs/Ls)+iq-p(k)×Ts×we+Ts/Ls×ud(k)iq-p(k+1)＝iq-p(k)×(1-Ts×Rs/Ls)-id-p(k)×Ts×we+Ts/Ls×uq(k)-Ts×we×ψf/Ls式中，id(k)为k时刻d轴电流，iq(k)为k时刻q轴电流，id-p(k)为k时刻d轴预测电流，iq-p(k)为k时刻q轴预测电流，id-p(k+1)为k+1时刻d轴预测电流，iq-p(k+1)为k+1时刻q轴预测电流，id-ref为d轴参考电流，iq-ref为q轴参考电流，Ts为开关周期，t2为一个开关周期内电流更新时刻；2CN112202377A权利要求书2/2页根据母线电流传感器相电流重构原理预测相电流，主要基于逆变器开关状态得到的母线电流和三相电流的关系，采用SVPWM七段式调制模式，在一个开关周期前半个周期内不同电压矢量作用时刻采集两次母线电流，并根据三相电流之和为0的关系，得到全部三个相电流信息。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三具体包括：首先，选取k时刻作为当前时刻，基于传统无差拍预测控制方法预测k+1时刻的电流：id-p(k+1)＝id(k)×(1-Ts×Rs/Ls)+iq(k)×Ts×we+Ts/Ls×ud(k