[发明专利]一种永磁同步发电机自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：所述永磁同步发电机自抗扰控制方法通过自抗扰模型预测直接转矩控制系统对永磁同步发电机进行自抗扰控制；

所述自抗扰模型预测直接转矩控制系统包括外环转速控制回路和内环转矩控制回路；

所述外环转速控制回路提取永磁同步发电机的转速给定值的微分信号并根据转速给定值的微分信号进行控制与计算实现对永磁同步发电机的稳态控制；所述外环转速控制回路还对永磁同步发电机进行状态观测以及误差反馈；

所述内环转矩控制回路对转矩预测值和磁链预测值进行预测并完成对永磁同步发电机的延时补偿。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述外环转速控制回路包括系统稳态控制结构、状态观测结构以及误差反馈补偿结构；

所述系统稳态控制结构提取永磁同步发电机的转速给定值的微分信号，并通过转速给定值的微分信号对永磁同步发电机进行控制使永磁同步发电机快速无超调地进入稳态，并且通过计算得到转速给定值及角加速度给定值；

所述状态观测结构对永磁同步发电机的状态变量与系统总扰动进行估计；

所述误差反馈补偿结构根据状态变量、转速给定值、角加速度给定值以及系统总扰动通过计算对永磁同步发电机进行误差反馈；

所述内环转矩控制回路建立转矩预测模型和磁链预测模型并通过转矩预测模型和磁链预测模型分别预测转矩预测值和磁链预测值，然后基于优化目标函数根据转矩预测值和磁链预测值选取预测时域内最优的电压矢量，并根据预测时域内最优的电压矢量对永磁同步发电机进行延时补偿。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述外环转速控制回路采用ADRC控制器；

所述ADRC控制器的系统稳态控制结构为微分跟踪器；

所述ADRC控制器的系统总扰动状态观测结构为扩张状态观测器；

所述ADRC控制器的误差反馈补偿结构为非线性状态误差反馈。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述ADRC控制器的阶数与PMSG数学模型的阶数相等；所述转矩预测模型和磁链预测模型根据PMSG数学模型建立；所述PMSG数学模型为对永磁同步发电机进行数学建模得到的数学模型。

5.根据权利要求4所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述PMSG数学模型为二阶模型；所述PMSG数学模型的状态方程为：

式中，u＝T_e；ω_r为电机转速，为发电机的角加速度。

6.根据权利要求3所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述微分跟踪器为：

式中，ω_ref,为PMSG给定转速与过渡过程实际转速给定值及其微分值；r₀为速度因子；

所述扩张状态观测器为：

所述扩张状态观测器的离散形式为：

式中，ω_m为转速实际值，为转速估计值，T_e为电磁转矩。

7.根据权利要求3所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述非线性状态误差反馈的形式为：

式中z(t)为系统总扰动，b₀为扰动补偿增益。

8.根据权利要求2所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述内环转矩控制回路包括MPC控制器；

所述优化目标函数为：

所述磁链预测模型为：

式中，Ts为采样时间；

所述转矩预测模型为：

9.根据权利要求2所述的一种永磁同步发电机自抗扰控制方法，其特征在于：

所述磁链预测模型为：

所述转矩预测模型为：