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专利号: 2019103219403
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于扰动估计补偿的永磁同步电机双环无差拍预测控制方法,其特征在于,所述控制方法包括以下步骤:步骤1,建立离散的永磁同步电机电流预测模型,并设计电流环控制器,过程如下:

1.1,同步旋转坐标系下PMSM的电压方程表示成如下形式其中,ud和uq为d、q轴定子电压,id和iq为d、q轴定子电流,Ld=Lq=L为定子电感,R为定子电阻,ψf为永磁体磁链,ωe为电角速度;

1.2,采用一阶泰勒公式对电流状态方程进行离散化得到离散永磁同步电机电流预测模型如下形式其中,Ts为电流环采样时间,k表示kTs时刻的值,(k+1)表示(k+1)Ts时刻的值;

1.3,根据式(3),电流环控制器输出定子电压如下形式其中,id*(k+1)和iq*(k+1)分别为d、q轴参考定子电流;

步骤2,滑模扰动观测器设计,过程如下

2.1,存在电机参数偏差时,PMSM在同步旋转坐标系下的电压方程表示成如下形式其中,L0为实际电感,R0为实际电阻,ψf0为实际磁链,wd和wq为参数偏差导致的扰动,Wd和Wq为参数扰动wd和wq的变化率;

参数扰动wd和wq表示成如下形式

其中,ΔL为真实电感和实际电感的差值,ΔR为真实电阻和实际电阻的差值,Δψf为真实磁链和实际磁链的差值;

2.2,由参数扰动估计和电流预测,滑模扰动观测器设计成如下形式其中, 和 为wd和wq的估计值,和 为d、q轴电流的估计值,Kdsmo和Kqsmo为滑模控制函数,kd和kq为滑模参数;

由式(7)减去式(5)得到dq轴误差方程如下形式其中, 和 为电流估计误差, 和 为干扰估计误差;

2.3,选择如下线性滑模面

采用一种自适应滑模趋近律,设计成如下形式其中,s是滑模面,g和τ为趋近律参数, g>0,τ>0,η>0,0<ρ<

1,x1=e1或x1=e3,x1是系统状态,此处为d、q轴电流估计误差,sig是符号函数;

由式(8),(9)和(10)得滑模控制函数Kdsmo和Kqsmo分别如下形式

2.4,滑模扰动观测器的离散表示形式如下

2.5,电流环控制器输出定子电压如下形式* *

其中,ud和uq为参数扰动反馈补偿后的输出定子电压,ud(k)和uq(k)分别如下步骤3,无差拍速度控制器设计,过程如下

3.1,根据机械运动方程和电磁转矩方程,机械角速度的一阶微分方程和二阶微分方程分别如下形式其中,ωm为机械角速度,Te为电磁转矩,TL为负载转矩,J为电机转动惯量,B为摩擦系数;

3.2,根据电机离散数学模型和二阶离散泰勒公式,机械角速度的离散方程和q轴定子电流离散化分别如下其中,Tsω为速度环执行周期,ωm(k+1)为(k+1)Tsω时刻的机械角速度,ωm(k)为kTsω时刻的机械角速度;

3.3,根据式(15),(16),(17)和(18),q轴给定参考定子电流如下其中, ωm(k+1)=ω*,iq(k+1)=iq*,ω*为参考转速,iq*为q轴给定参考电流, 为负载转矩估计值;

步骤4,负载转矩观测器设计,过程如下

4.1,根据式(15),滑模面的选择和滑模观测器的设计分别如下形式其中μ为滑模控制函数, 为机械角速度的估计值;

4.2,根据式(10),(15)和(21),滑模控制函数μ设计成如下形式μ=P·tansig(S)+τ·S       (23)其中,为机械角速度微分误差,x1=e,此处系统状态x1为速度跟踪误差;

4.3,根据式(22)和(23),负载转矩的估计值为如下形式