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专利号: 2019102408588
申请人: 南通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,包括如下步骤:首先,通过电压调节器获得参考转矩Teref,根据定子电流d轴分量id=0的控制方式和磁链方程计算得到定子磁链幅值参考值ψsref和负载角参考值δref,进而得到(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值参考值 再利用编码器获得永磁同步电机的电角度θ并对k时刻的三相定子电流进行Park坐标变换,得到k时刻定子电流的d轴、q轴和零轴分量id(k)、iq(k)、i0(k);然后,根据预测模型并结合磁链方程在线预测(k+1)时刻定子磁链的d轴、q轴和零轴分量幅值,利用(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值参考值 和(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值预测值ψd(k+1)、ψq(k+1)、ψ0(k+1)建立价值函数;最后,通过最小化价值函数获得逆变器最优开关信号。

2.根据权利要1所述的半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,将给定的负载电压 与实际测量的负载电压udc差值en输入电压调节器,根据公式(1)获得参考转矩Teref;

式中,kp和ki分别为电压调节器的比例增益和积分增益,s表示复变量。

3.根据权利要1所述的半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,先根据公式(2)求得用所述参考转矩Teref表示的定子电流q轴分量iq,并代入磁链方程(3)中,再结合id=0控制方式,根据公式(4)和公式(5)获得定子磁链幅值参考值ψsref和负载角参考值δref;

式中,np为极对数;ψf1和ψf3分别为转子磁链的基波分量和三次谐波分量;Ld、Lq为直、交轴电感;ψd、ψq、ψ0分别是定子磁链d轴、q轴和零轴分量;ψs是定子磁链幅值;δ是负载角;L0是零序电感;i0是零序电流; 分别是定子磁链d轴和q轴分量幅值参考值。

4.根据权利要1所述的半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,将所述定子磁链幅值参考值ψsref和负载角参考值δref代入公式(6)获得(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴分量幅值参考值 再令零序电流i0=0,然后根据公式(7)获得(k+1)时刻定子磁链零轴分量幅值参考值

式中,δref(k+1)为(k+1)时刻负载角参考值,近似为δref;θref(k+1)为(k+1)时刻电机电角度参考值。

5.根据权利要1所述的半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,将k时刻定子电流的d轴、q轴和零轴分量id(k)、iq(k)、i0(k)输入模型预测控制模块,根据公式(8)获得(k+1)时刻的预测模型,然后根据公式(9)获得(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值预测值ψd(k+1)、ψq(k+1)和ψ0(k+1);

式中,id(k+1)、iq(k+1)、i0(k+1)分别为(k+1)时刻定子电流的d轴、q轴和零轴分量的预测值,Ts表示采样时间;R为定子电阻;ω为转子角速度,ud(k)、uq(k)、u0(k)分别为k时刻基本电压矢量d轴、q轴和零轴分量。

6.根据权利要1所述的半控型开绕组永磁同步发电机模型预测磁链控制方法,其特征在于,将(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值参考值和(k+1)时刻定子磁链d轴、q轴和零轴分量幅值预测值ψd(k+1)、ψq(k+1)、ψ0(k+1)输入价值函数模块,根据公式(10)计算价值函数gi,依次代入逆变器电压矢量模块中的基本电压矢量ui,当价值函数gi取最小值时对应的基本电压矢量确定为最优基本电压矢量根据开关状态与基本电压矢量关系获得最优开关状态Sabc;

式中,i={1,…,8}。