[发明专利]一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法

摘要

一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法，所述方法首先建立由涡簧箱、永磁同步电动机和变频器依次连接而成的带机械弹性储能装置永磁同步电动机的全系统数学模型；然后根据储能装置的性能特点，设计带遗忘因子最小二乘法辨识算法，将其应用于辨识储能装置的转矩和转动惯量；再通过最大转矩电流比控制器的原理，求得d、q轴电流的关系，并在此基础上设计反推控制器，求得d、q轴的控制电压；最后将控制电压输入到永磁同步电动机全系统数学模型中，实现对永磁同步电动机的控制。试验结果表明，本方法能够在保证永磁同步电动机最大转矩电流比运行的同时优化其动态特能，实现了电机的高精度控制，保证机械弹性储能系统平稳高效的储能。

主权项

1.一种带机械弹性储能装置的PMSM最大转矩电流比控制方法，其特征是，所述方法首先建立由涡簧箱、永磁同步电动机和变频器依次连接而成的带机械弹性储能装置永磁同步电动机的全系统数学模型；然后根据储能装置的性能特点，设计带遗忘因子最小二乘法辨识算法，将其应用于辨识储能装置的转矩和转动惯量；再通过最大转矩电流比控制器的原理，求得d、q轴电流的关系，并在此基础上设计反推控制器，求得d、q轴的控制电压；最后将控制电压输入到永磁同步电动机全系统数学模型中，实现对永磁同步电动机的控制；具体方法包括以下步骤：a.根据机械弹性储能用永磁同步电动机的实际运行参数，建立机械弹性储能装置的全系统数学模型：TL＝TL0+c1δ＝TL0+c1ωstud＝Rsid+pψd‑npωrψquq＝Rsiq+pψq+npωrψdψd＝Ldid+ψfψq＝LqiqJmpωr＝Te‑Bmωr‑TL其中：TL为涡簧箱机械扭矩，JL为涡簧箱转动惯量，TL0为涡簧储能时的初始扭矩，ωs、δ分别为涡簧芯轴的转速和转过的角度，c1为涡簧扭矩系数，E、l、b和h分别为储能涡簧的材料弹性模量、长度、宽度和厚度，t为时间，Je为涡簧完全释放时的转动惯量，ns为涡簧总的储能圈数，ud、uq为定子d、q轴电压，id、iq为定子d、q轴电流，Ld、Lq为定子d、q轴电感，ψd、ψq为定子磁链d、q轴分量，ψf为永磁体磁通，Rs为定子相电阻，p为微分算子，np为转子极对数，ωr为转子机械角速度，Jm为转动惯量，Te为电磁转矩，Bm为粘滞阻尼系数b.根据涡簧箱负载特性建立转矩和转动惯量带遗忘因子最小二乘辨识方法式中，是η的估计值，L和P分别为增益矩阵和协方差矩阵，T_s为采样周期，k为采样点，σ是遗忘因子，σ∈(0，1]，σ太小不利于提高算法的估计精度，σ＝1输出数据会出现饱和，根据实际情况，选择σ＝0.9c.基于MTPA设计反推控制器：其中：e_ω、e_d和e_q是定义的ω_r、i_d和i_q的误差变量，ω_ref、i_dref和i_qref分别为ω_r、i_d和i_q的参考值，为i_dref、i_qref的导数，k_ω、k_d、k_q为正的控制增益d.将控制电压ud和uq输入到永磁同步电动机全系统数学模型，实现对机械弹性储能系统的控制。