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专利号: 2021115797986
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种永磁同步电机模型预测直接速度同步控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1.获取永磁同步电机的物理参量,具体通过传感器测量永磁同步电机的电压us(k)、电流is(k)和转速ωe(k)三个参量,基于降维龙伯格负载转矩观测得到负载转矩估计 具体过程为:由电机运动学方程,得到电机动力学状态空间表达式:其中, C'=[10],u=Te,y=ωm;

对(1)式设计龙伯格降维观测器:

其中,

假设Bm=0,同时,两个期望极点相等为α,则增益矩阵的参数可简化为:通过将增益矩阵 代入(2)式,可得到:即可得到负载转矩估计

其中,ωm为电机的机械角速度;Te为电机的电磁转矩,TL为电机的负载转矩;J为转动惯量,Bm为粘性摩擦系数; 为电机的负载转矩估计;

步骤2.对电机状态方程进行泰勒级数展开离散化处理,并结合负载转矩估计 得到PMSM离散状态空间预测模型,具体过程为:电机状态方程为

其中,A、B、D均为系数矩阵,x(t)为状态变量,u(t)为控制输入;

对状态方程进行泰勒级数展开离散化,得到,整理得到PMSM离散状态空间预测模型,‑1

x(k+1)=ATx(k)+(AT‑I)A (Bu(k)+D), (6)其中,AT为状态转移矩阵, I为单位矩阵,Ts为采样周期,k代表当前时刻的采样值,t为时间,i为离散阶次,N表示泰勒展开的阶数N,x为状态变量;R为定子电阻,ωe为电机的电角速度,Ls为定子d‑q轴上的电感,np为磁极对数,ψf为永磁体的磁链;

步骤3.将步骤1测量得到的物理参量代入步骤2得到的PMSM离散状态空间预测模型进行一步延迟补偿预测,得到k+1时刻的状态变量预测值x(k+1),根据k+1时刻的状态变量预测值x(k+1)和有限集电压向量us∈{V0,V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7},并结合预测模型得到k+2时刻每个电压矢量对应的状态变量预测值x(k+2);

步骤4.构造二次型成本函数V,

其中,e1,e2为dq轴电流误差项,e3为转速误差项,α,β,γ为权重因子;

和 分别为d轴和q轴的电流参考, 为转速参考;则二次型成本函数V:T

e=[e1,e2,e3] , α,β,γ≠0‑1

其中P对称且可逆,其逆为P ;

步骤5.将步骤3得到的k+2时刻的8个预测值x(k+2)以及给定的状态变量参考值输入步骤

4构造的二次型成本函数,选择使得成本函数值最小的预测值x(k+2)对应的电压矢量;所述给定的状态变量为d轴电流id、q轴电流iq和电机的电角速度ωe;

步骤6.将步骤5得到的电压矢量输出给逆变器,以驱动电机运转,实现电机转速的直接控制。

2.如权利要求1所述的永磁同步电机模型预测直接速度同步控制方法,其特征在于,权重因子α,β,γ通过李雅普诺夫稳定性分析得到。

3.如权利要求2所述的永磁同步电机模型预测直接速度同步控制方法,其特征在于,权重因子之间存在关系α<β<γ。