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专利号: 2019105064182
申请人: 长安大学
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种永磁同步电机模糊滞环电流控制系统,其特征在于:包括直流电源、逆变器、永磁同步电机、转速PI控制器、模糊逻辑控制器、坐标转换模块、三态滞环比较器、电流传感器、霍尔传感器、位置和转速产生单元、速度调节器和电流调节器;其中,直流电源与逆变器的每个桥臂相连,逆变器各桥臂中性点与永磁同步电机相连,永磁同步电机同时与霍尔传感器和电流传感器相连;电流传感器与电流调节器相连;

霍尔传感器连接位置和转速产生单元,位置和转速产生单元同时与速度调节器和坐标转换模块相连,速度调节器同时与转速PI控制器、微分单元以及模糊逻辑控制器相连,转速PI控制器与坐标转换模块相连;坐标转换模块与电流调节器相连,电流调节器和模糊逻辑控制器均与用于输出控制信号的三态滞环比较器相连,三态滞环比较器连接永磁同步电机;

电流传感器用于检测永磁同步电机的三相电流;霍尔传感器用于检测永磁同步电机的霍尔信号送到位置和转速产生单元,位置和转速产生单元计算出速度和位置后,分别送到速度调节器和坐标转换模块;速度调节器用于获取速度误差,微分单元用于根据速度误差获得误差变化量,将速度误差和误差变化量作为模糊逻辑控制器输入,模糊逻辑控制器的输出量H作为环宽输入到三态滞环比较器中;坐标转换模块用于获得三相参考电流,电流调节器用于获得三相电流误差,三态滞环控制器根据输入的三相电流误差和输出量H产生逆变器的控制信号,输入到逆变器,控制永磁同步电机运转。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制系统,其特征在于:模糊逻辑控制器包括解模糊模块、含有输入输出模糊集的模糊化模块以及含有知识库的模糊推理模块;模糊化模块用于对输入进行模糊化处理,模糊推理模块用于对模糊化处理的结果进行模糊化推理,解模糊模块用于对模糊化推理的输出进行解模糊处理,得到输出量H。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制系统,其特征在于:知识库包括数据集和规则集。

4.一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;包括以下步骤:

S1、对系统进行初始化,电流传感器和霍尔传感器分别采集永磁同步电机的电机实际电流信号和霍尔信号,霍尔信号送到位置和转速产生单元,解析出永磁同步电机的转子位置信号θ和速度信号ω后分别送到坐标转换模块和速度调节器中;采集到的实际电流信号iA、iB和iC送到电流调节器中;

S2、系统设置的参考速度ω*和反馈的速度信号ω经过速度调节器,得到转速的误差信号E,转速的误差信号E分别经PI控制器得到q轴参考电流 经微分得到信号EC,E和EC两路信号一同输入到模糊逻辑控制器;

S3、系统设置d轴参考电流 为0,将 和 一同输入到坐标转换模块,得到永磁同步电机的三相参考电流 和S4、步骤S3得到的三相参考电流 和 与实际电流信号iA、iB和iC经过电流调节器,得到三相电流误差 和 三个误差信号 和 输入到三态滞环比较器中;

S5、根据步骤S2,模糊逻辑控制器获得输出量H并输出到三态滞环比较器,输出量H作为三态滞环比较器的环宽;根据步骤S4得到的电流误差 和 与环宽对比,根据三态滞环比较器的规则输出六路控制逆变器的信号,控制六个功率开关管的状态,完成永磁同步电机模糊滞环电流控制。

5.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;步骤S3中,通过坐标转换,得到三相参考电流 和 如下:其中,θ为永磁同步电机的转子位置信号,io*为永磁同步电机的dqo坐标原点矢量。

6.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;步骤S4中,永磁同步电机的三个误差信号 和 为:

7.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;输出量H的获取步骤包括:首先对输入信号进行模糊化处理,然后根据设置的数据集和规则集进行模糊化推理,得到模糊输出量M;最后采用加权平均法对模糊输出量M进行解模糊处理,最终得到输出量H。

8.根据权利要求7所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;对输入信号进行模糊化处理的具体步骤是:先将E和EC分别取倒数,输出模糊输入量A和B,A和B的值限定在(-1,1)区间内;定义E和EC以及输出量H的模糊集及其论域,求得E和EC的隶属度函数;

模糊化推理的具体步骤是:根据设定的规则R对模糊输入量A和B进行模糊推理,输出模糊输出量M;其中

解模糊处理的具体步骤是:采用加权平均法,对模糊输出量M中各元素及其对应的隶属度求加权平均值,并进行四舍五入取整,得到输出量H。

9.根据权利要求4所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;H作为步骤S5中三态滞环比较器的环宽值,此时的三态滞环比较器的规则有:其中,j=A、B、C, 为误差信号,kj为电机各相桥臂的开关状态。

10.根据权利要求9所述的一种永磁同步电机模糊滞环电流控制方法,其特征在于;根据得到的各相桥臂的开关状态,控制各个桥臂上功率开关器件的开通和关断。