[发明专利]一种基本电压矢量补偿的主动阻尼方法

权利要求书

1.一种基本电压矢量补偿的主动阻尼方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立具有直流电源、LC滤波器、逆变器和永磁同步电机的直流推进系统模型；

步骤2：采用阻抗匹配准则和奈奎施特稳定判据方法对所述直流推进系统模型进行稳定性分析；

所述直流推进系统模型包括电源部分和负载部分；所述电源部分由单个电压源v_g和输出阻抗Z_o表示，所述负载部分由输入阻抗Z_in表示；根据基尔霍夫电压和电流定律，输出阻抗Z_o由小信号分析得到，如下式所示：

式中，L_dc、C_dc分别表示LC滤波器的电感和电容；R_dc表示线路电阻；

步骤3：根据永磁同步电机dq坐标系下的电压方程和前向欧拉离散方法，dq轴电流的预测方程为：

式中，L_d、L_q、R_s、p、ψ分别表示永磁同步电机的dq轴电感、电阻、极对数、永磁体磁链；I表示单位矩阵；i_d(k)、i_q(k)、i_d(k+1)、i_q(k+1)分别表示dq轴电流在第k时刻的测量值和第k+1时刻的预测值；T_s表示采样时间；ω_m(k)表示机械角速度在第k时刻的测量值；v_d(k)、v_q(k)分别表示在dq坐标系下逆变器的八个基本电压矢量；

为了使k+1时刻的dq轴预测电流跟随dq轴电流参考值，定义FCS-MPCC的代价函数为：

式中，表示d轴电流参考值，其值为0；表示q轴电流参考值，其值为转速外环输出；

最后，从所述八个基本电压矢量中选出使代价函数值最小的最优参考电压矢量作为控制输出；

步骤4：为了稳定逆变器直流环节电压，提出了一种基本电压矢量补偿的方法；首先，采用高通滤波器和相位补偿的延时环节提取直流环节振荡小信号；然后，从直流环节电压中减去小信号值；最后，用这个电压差值作为计算逆变器基本电压矢量的直流环节电压值；即：

式中，v_dc表示直流环节电压；K_v、ω_c分别表示HPF的增益系数和截止频率；T_d代表延时环节的延时时间；

令补偿后的FCS-MPCC的代价函数对v_q(k)的偏导等于0，则BVC补偿后的FCS-MPCC的q轴最优参考电压矢量可以表示为：

式中，K_q(θ)代表坐标变换所产生的q轴电压增益；

步骤5：对永磁同步电机和逆变器进行数学建模，然后进行小信号分析，得到BVC补偿后PMSM驱动系统的输入阻抗Z_in的小信号模型如下式所示：

式中，J表示电机的转动惯量；K_sp、K_si分别表示转速环PI控制器的比例系数和积分系数；V_dc、I_inv分别表示直流环节电压和逆变器电流的稳态值；I_q、V_q分别表示电机q轴电流和电压的稳态值；

步骤6：根据所述式(1)和所述式(6)在Bode图和奈奎施特图上表示出输出阻抗Z_o和输入阻抗Z_in的关系，并利用阻抗匹配准则和奈奎施特稳定判据来判断系统的稳定性。