[发明专利]三电平逆变器驱动永磁同步电机系统有限集预测控制方法在审

专利信息
申请号: 202011448771.9 申请日: 2020-12-09
公开(公告)号: CN112564567A 公开(公告)日: 2021-03-26
发明(设计)人: 谷鑫;李阳;王志新;高乐;张国政;金雪峰 申请(专利权)人: 天津工业大学;潍柴动力股份有限公司
主分类号: H02P21/06 分类号: H02P21/06;H02M7/487
代理公司: 天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201 代理人: 杜文茹
地址: 300387 *** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 电平 逆变器 驱动 永磁 同步电机 系统 有限 预测 控制 方法
【说明书】:

一种三电平逆变器驱动永磁同步电机系统有限集预测控制方法:通过对定子磁链信息(定子磁链位置角和所处扇区)的观测,进而根据转矩和磁链的变化量,通过滞环控制器,对所有基本电压矢量,进行筛选,筛选过后得到备选矢量集1,再通过中点电位滞环去掉产生中点电位偏移的小矢量,得到备选矢量集2,最后带入价值函数中进行选最优矢量,来解决现有中点电位有偏移,动态性能较差、算法复杂等问题。本发明解决了现有动态性能较差、计算负担较大、中点电位不平衡等问题,与已有方法相比算法简单,计算速度快,动态性能良好。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机有限集预测转矩控制方法。特别是涉及一种三电平逆变器驱动永磁同步电机系统有限集预测控制方法。

背景技术

近年来,我国的牵引传动和基础建造领域快速发展,作为电能与机械能转换的电机,是此工程领域中必不可少的部分。同时中点箝位型(NPC)三电平逆变器拓扑结构发展成熟,具有较高的耐压水平、输出电压谐波较好等优点。将中点箝位型(NPC)三电平逆变器运用到电机控制领域中,尤其是高压交流电动机控制和调速领域中,有深远意义。

在电机控制中,可采用模型预测转矩控制(MPTC)。MPTC能够很好地将逆变器产生的基本电压矢量和控制目标结合在一起,它易于处理系统的约束,并能够实现对多个变量的控制。当MPTC应用于NPC三电平逆变器驱动的电机调速系统时,由于NPC三电平逆变器拓扑结构的特殊性(图1所示),会导致三电平逆变器存在直流侧电容电压不平衡的问题。在评价函数中添加中点电位权重项,即可满足NPC三电平逆变器的运行要求,但同时也增加了权重系数整定复杂的问题,而且由于三电平基本电压矢量较多,如图2所示,遍历全部基本电压矢量,会增加计算负担,影响控制系统的动态性能,不能及时跟踪系统的动态变化,会对系统造成不良的影响,甚至损坏系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是,提供一种具有良好动态响应特性,利用逆变器本身特性的三电平逆变器驱动永磁同步电机系统有限集预测控制方法。

本发明所采用的技术方案是:一种三电平逆变器驱动永磁同步电机系统有限集预测控制方法,包括如下步骤:

1)利用位置传感器对电机转子位置角θ进行采样,并对采样的位置角计算,得到电机转子电角速度ωe和电机转速n;将电机给定转速nref与计算得到的电机转速n做差,并将所得到的转速差值作为转速外环PI控制器的输入量,该PI控制器的输出量为电磁转矩参考值Teref;将永磁体磁链设为定子磁链参考值ψsref,该参考值为恒定值;

2)通过传感器采集逆变器直流母线电压Udc,以及永磁同步电机三相定子电流ia、ib、ic,将三相定子电流由三相静止坐标系,即a-b-c坐标系,变换到两相同步旋转坐标系,即d-q坐标系,得到同步旋转坐标系中的定子电流d轴分量id和q轴分量iq

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