[发明专利]基于回路成形的双馈电机定子电流鲁棒控制方法

摘要

本发明公开了一种基于回路成形的双馈电机定子电流鲁棒控制方法。该方法主要包含H∞电流调节器设计与双馈电机定子电流控制。本发明通过建立双馈电机的数学模型，将双馈电机定子电流调节器的设计问题转变为求解H∞标准问题；考虑电机转速变化、参数不确定、定转子耦合等因素的影响，构造合理的权函数，并基于回路成形法对H∞电流调节器进行优化设计。本发明在定子静止坐标系下，通过采集双馈电机定子电压、电流和转速计算得到定子电流给定值，并与实际值进行比较后送入H∞电流调节器；H∞电流调节器输出信号为转子电压控制信号，由转子侧PWM逆变器实现并施加到转子绕组上，从而起到控制双馈电机定子电流以及输出功率的目的。

主权项

一种基于回路成形的双馈电机定子电流鲁棒控制方法，其特征在于包括以下步骤：(1)在定子两相静止αβ坐标系下，建立双馈电机的数学模型，该模型的输入为定子电压u_{s_αβ}、转子电压u_{r_αβ}、转子转速ω_r，输出为定子电流i_{s_αβ}；(2)根据控制目标、参数摄动以及外界干扰构造一组权函数，包括性能权函数W_p、输出权函数W_y和控制权函数W_u，其中性能权函数用于满足定子电流无差跟踪调节的要求，输出权函数用于增强定子电流控制的鲁棒性，控制权函数用于限制电流调节器的输出幅值，权函数与双馈电机的数学模型一起构成广义控制对象模型P，广义控制对象模型的输入为定子电流参考信号电网电压u_{s_αβ}、转子转速ω_r与转子电压u_{r_αβ}，输出为性能加权z_p、输出加权z_y、控制加权z_u与定子电流误差△i_{s_αβ}；(3)利用回路成形法，迭代地求得一个2输入2输出的参数化H∞电流调节器，使得广义控制对象模型P与H∞电流调节器构成的闭环回路具有最小的H∞范数；(4)测量得到双馈电机的三相定子电压u_{s_abc}、三相定子电流i_{s_abc}，并转换到定子两相静止αβ坐标系下得到u_{s_αβ}和i_{s_αβ}，计算得到定子有功功率P_s和无功功率Q_s，测量得到转子角速度ω_r与位置信号θ_r；(5)将有功功率P_s与其参考信号比较后得到有功功率误差信号△P_s，将无功功率Q_s与其参考小信号比较后得到无功功率误差信号△Q_s；(6)将功率误差信号△P_s和△Q_s通过比例积分调节，得到dq轴同步坐标系下的定子电流参考信号和(7)利用定子电压u_{s_αβ}将dq轴同步坐标系下的定子电流参考信号和转换到静止坐标系下，得到静止坐标系下的定子电流参考信号(8)将静止坐标系下的定子电流i_{s_αβ}与参考信号进行比较，得到电流误差信号△i_{s_αβ}；(9)将电流误差信号△i_{s_αβ}送入H∞电流调节器，得到定子两相静止坐标系下的转子电压参考信号(10)利用转子位置信号θ_r，将转子电压参考信号转换到转子三相静止坐标系下，得到并由转子侧PWM逆变器施加到转子绕组，从而实现对双馈电机定子电流及输出功率的控制。