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专利号: 2024102406742
申请人: 中国矿业大学
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:

1.一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述永磁电机长线驱动系统包括永磁电机、逆变器和LC滤波器,所述控制方法包括以下步骤:在每个控制周期内,采集k时刻永磁电机长线驱动系统的状态变量并将其进行Park‑Clark变换,得到d‑q坐标系下的状态变量;

基于d‑q坐标系下的状态变量,采用三阶泰勒级数展开方法建立永磁电机长线驱动系统在d‑q坐标系下的离散状态空间模型;

根据所述离散状态空间模型,构建定子电流集总扰动预测模型;根据定子电流集总扰动预测模型计算出k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值;

根据所述定子电流集总扰动预测模型,设计基于高增益反馈的集总扰动在线估计器;

将k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值输入至集总扰动在线估计器,得到集总扰动估计;

根据k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值和集总扰动估计,计算永磁电机定子电流控制器的输入电压参考;

对所述输入电压参考进行反Park变换,得到α‑β坐标系下的逆变器电压并将其输入至空间矢量调制生成脉冲信号,将脉冲信号作用于逆变器,实现对永磁电机长线驱动系统的控制。

2.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述永磁电机长线驱动系统的状态变量包括永磁电机的三相定子电流、LC滤波器的三相滤波电感电流和三相滤波电容电压。

3.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述离散状态空间模型如下所示:其中,

, ,

式中,xk+1为k+1时刻的预测值,Ad、Bd、Dd为采用三阶泰勒级数展开方法近似计算的系统离散化模型系数矩阵,xk为k时刻采集的系统状态变量,ui,k为k时刻的逆变器电压矢量,Ts为系统的离散采样时间,A、B、D为连续时间域的系统参数矩阵,i为阶数,Rf表示滤波电感内部等效串联电阻,Lf表示滤波电感,Cf表示滤波电容,Rs为永磁电机定子电阻,Ls为永磁电机定子电感,ωe为永磁电机电角速度,ψf为永磁电机转子磁链。

4.如权利要求3所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述定子电流集总扰动预测模型如下所示:式中, 为定子电流k+1时刻的预测矩阵, 为系数矩阵,fk为k时刻的集总扰动。

5.如权利要求4所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述集总扰动在线估计器如下所示:其中,

, , , ,

式中, 为k+1时刻的考虑集总扰动的定子电流估计矩阵, 为k时刻的集总扰动估计矩阵, 为k+1时刻的集总扰动估计矩阵, 为k时刻的考虑集总扰动的定子电流估计矩阵, 为定子电流k时刻的预测矩阵,C1、C2、C3、L和H均为系数矩阵,if,k为k时刻的三相滤波电感电流,uf,k为k时刻的三相滤波电容电压,l1和l2为估计器增益,I2×2为2阶单位矩阵。

d

6.如权利要求5所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,令is ,k+1=*is,所述输入电压参考如下所示:

* *

式中,ui为输入电压参考,is为电机的定子电流参考。

7.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法,其特征在于,所述永磁电机长线驱动系统的转速外环按比例积分PI方式进行调节。

8.一种永磁电机长线驱动系统的控制系统,其特征在于,包括:采集模块,用于在每个控制周期内,采集k时刻永磁电机长线驱动系统的状态变量并将其进行Park‑Clark变换,得到d‑q坐标系下的状态变量;

第一构建模块,用于基于d‑q坐标系下的状态变量,采用三阶泰勒级数展开方法建立永磁电机长线驱动系统在d‑q坐标系下的离散状态空间模型;

第二构建模块,用于根据所述离散状态空间模型,构建定子电流集总扰动预测模型;根据定子电流集总扰动预测模型计算出k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值;

设计模块,用于根据所述定子电流集总扰动预测模型,设计基于高增益反馈的集总扰动在线估计器;将k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值输入至集总扰动在线估计器,得到集总扰动估计;

计算模块,用于根据k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值和集总扰动估计,计算永磁电机定子电流控制器的输入电压参考;

控制模块,用于对所述输入电压参考进行反Park变换,得到α‑β坐标系下的逆变器电压并将其输入至空间矢量调制生成脉冲信号,将脉冲信号作用于逆变器,实现对永磁电机长线驱动系统的控制。

9.一种电子设备,其特征在于,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1‑7任一所述的永磁电机长线驱动系统的控制方法。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1‑7任一项所述的永磁电机长线驱动系统的控制方法。