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专利号: 2022111965239
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:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,包括:

步骤1:采集电网电压ugrid、母线电压udc和电机的相电流以及电机的转速ωrm和位置信息;

步骤2:将电机的相电流进行Clark、Park变换获得电机d轴和q轴的实际电流id、iq;

步骤3:对电机给定转速 和实际转速ωrm之间的差值进行PI调节生成电网电流的参考幅值iin_max;

步骤4:对电网电压ugrid进行锁相,获取电网电压相角信息(ωgt+ψg),结合电网电流的参考幅值iin_max确定二倍频的电网电流参考值步骤5:根据二倍频的电网电流参考值 和薄膜电容的电流值idc计算逆变器输入电流的参考值步骤6:通过逆变器输出功率的实际值Pinv、母线电压udc和电网电压相角信息(ωgt+ψg),计算逆变器输入电流计算值iinv;

步骤7:将逆变器输入电流的参考值 和逆变器输入电流计算值iinv相减,并且将其差值经过PR控制器调节生成q轴电流的参考值 通过电网电流的参考幅值iin_max和q轴电流的参考值 生成d轴参考电流步骤8:将d、q轴电流参考值与实际值的差值通过电流调节器,分别生成d、q轴电压参考量步骤9:将理想的母线电压 和母线电压udc的差值,通过PIR控制器生成逆变器输出转矩误差Δτinv,将逆变器输出转矩误差Δτinv与电机的转速ωrm相乘获取功率误差ΔP,将功率误差ΔP与定子电流矢量is做商,得到电机dq轴电压补偿量Δudq,沿着idq电流方向解耦得到d、q轴补偿电压Δud、Δuq;

步骤10:将d、q轴电压参考量 电机交叉解耦电压udcomp、uqcomp和d、q轴补偿电压Δud、Δuq相加后,经过反Park变换得到静止坐标系α、β轴电压 结合母线电压udc,利用空间矢量脉宽调制对逆变器和电机进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤4中,根据式(1)计算二倍频的电网电流参考值式中,ωg为电网电压角频率,ψg为电网电压初相角,t为时间。

3.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤5中,薄膜电容的电流值idc由式(2)计算:idc=cdcugrid_maxωgcos(ωgt+ψg)sgn(sin(ωgt+ψg))               (2)式中,cdc为薄膜电容的容值,ugrid_max为电网电压峰值,ωg为电网电压角频率,ψg为电网电压初相角,t为时间。

4.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤6中,忽略逆变器功率损耗,通过式(4)计算逆变器输出功率的实际值Pinv,再结合母线电压和电网电压相角信息计算逆变器输入电流计算值iinv,如式(5)所示;

Pinv=1.5(udid+uqiq)                         (4)式中,ud、uq分别为d、q轴电压,ωg为电网电压角频率,ψg为电网电压初相角,t为时间。

5.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤7中,通过电网电流的参考幅值iin_max和q轴电流的参考值 生成d轴参考电流 如式(6)所示:式中,为q轴电流的参考值;iin_max为电网电流的参考幅值。

6.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤9中,将逆变器输出转矩误差Δτinv与电机的转速ωrm相乘获取功率误差ΔP,如式(7)所示;将功率误差ΔP与定子电流矢量is做商,得到电机dq轴电压补偿量Δudq,如式(8)所示;

沿着idq电流方向解耦获取d、q轴补偿电压Δud、Δuq,如式(9)、式(10)所示;

式中,Kp是比例系数,KI是积分系数,KR是谐振系数,ω0是谐振频率,ωc是截止频率。

7.根据权利要求1所述的一种无电解电容永磁同步电机的控制方法,其特征在于,所述步骤10中,电机交叉解耦电压udcomp、uqcomp分别如式(11)、(12)所示;

udcomp=‑Lqiqωe                             (11)式中,Ld、Lq分别表示电机的d、q轴电感, 表示永磁体磁链,ωe表示电机电角速度。