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专利号: 2020101677236
申请人: 天津工业大学
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:2023-09-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于变步长神经网络的表贴式永磁同步电机参数辨识方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)在电机控制系统的第k个控制周期,控制系统进行采样,包括:电机转子电角速度、转子位置角、电机ABC三相电流、直流母线电压;

2)根据采样得到的电机ABC三相定子电流和电机转子位置角,通过坐标变换求解第k个控制周期的电机实际电流d轴系和q轴系分量id(k)、iq(k);

3)对于单个控制周期而言,控制算法根据第k个控制周期的电机转子电角速度ωe(k)、ref ref

电机参考电流d轴系和q轴系分量id (k)和iq (k)、电机实际电流的d轴系和q轴系分量id(k)和iq(k)以及第k-1个控制周期计算得到的参考电压udref(k-1)和uqref(k-1),求解第k控制周期的参考电压d轴系和q轴系分量udref(k)、uqref(k),采用空间矢量脉宽调制方法得到相应的脉冲;

4)根据稳态时d轴系和q轴系电机定子电压方程和最小均方差算法,利用自适应线性神经网络算法写出第k+1个控制周期的单相定子电阻Rs(k+1)、定子电感Ls(k+1)、转子磁链ψf(k+1)参数的迭代收敛模型:式中,Δiq=iq(t2)-iq(t1),Δudref=udref(t2)-udref(t1);其中,iq(t1)和iq(t2)分别为t1和t2两个稳定运行状态下的q轴系定子电流值;其中,η(k)为变步长函数,具体形式如下:式中,α为控制函数取值范围的系数,β为控制函数曲线上升速度的系数,ε(k)为第k个控制周期的网络输出与目标输出之间的误差信号,e为自然常数;

5)待所述的迭代收敛模型稳定收敛后,在电机处于稳定运行状态时将辨识出的单相定子电阻Rs、定子电感Ls、转子磁链ψf代入到步骤3)中保持电机正常运行。

2.根据权利要求1所述的基于变步长神经网络的表贴式永磁同步电机参数辨识方法,其特征在于,步骤2)具体是采用如下公式求解第k个控制周期的电机实际电流d、q轴系分量id(k)、iq(k):其中,(k)表示第k个控制周期的对应变量值,id(k)和iq(k)分别为第k个控制周期的电机实际电流的d、q轴系分量,iA(k)、iB(k)、iC(k)为第k个控制周期的电机ABC三相定子电流,MABC/αβ为由ABC三相静止坐标轴系到αβ两相静止坐标轴系的变换矩阵,Mαβ/dq为由αβ两相静止坐标轴系到dq两相旋转坐标轴系的变换矩阵,具体表达式如下:式中,θ(k)为第k个控制周期对应的d轴系与α轴系的夹角。

3.根据权利要求1所述的基于变步长神经网络的表贴式永磁同步电机参数辨识方法,其特征在于,步骤3)包括:

(1)在设定时刻控制系统要求电机将输出转矩从当前的稳定运行状态调整至设定的稳定运行状态,并将调整之前的电机稳定运行状态记作t1,完成转矩调整之后的稳定运行状态记作t2;将控制系统结合电机实际工况给出的保证两个稳定运行状态的d轴系和q轴系参考电流稳态值分别记作idref(t1)、iqref(t1)、idref(t2)和iqref(t2),d轴系和q轴系参考电压稳态值分别记作udref(t1)、uqref(t1)、udref(t2)和uqref(t2);所述的idref(t1)、iqref(t1)、idref(t2)和iqref(t2)以及udref(t1)、uqref(t1)、udref(t2)和uqref(t2)均为电机稳定后,取1000个控制周期的idref、iqref、udref和uqref参考值的平均值;

(2)对于单个控制周期而言,根据第k个控制周期的电机转子电角速度ωe(k)、电机参考电流d轴系和q轴系分量idref(k)和iqref(k)、电机实际电流的d轴系和q轴系分量id(k)、iq(k)以及第k-1个控制周期经如下公式计算得到的参考电压udref(k-1)和uqref(k-1),得到考虑数字控制系统固有延时后的电机定子电流补偿值idcom(k+1)和iqcom(k+1),计算公式如下:式中,Ts为IGBT开关周期,同时也为系统控制周期;Ls(k)为当前第k个控制周期所用的定子电感值,即为上一次参数辨识得到的结果;Rs(k)为当前第k个控制周期所用的单相定子电阻值,即为上一次参数辨识得到的结果;ψf(k)为当前第k个控制周期所用的转子磁链值,即为上一次参数辨识得到的结果;ωe(k)为第k个控制周期的电机转子电角速度;id(k)、iq(k)分别为第k个控制周期的电机实际电流d轴系和q轴系分量;udref(k-1)和uqref(k-1)为第k-1个控制周期的参考电压;

(3)结合电机离散预测模型,根据无差拍预测控制算法进一步求解第k个控制周期的参考电压d轴系和q轴系分量udref(k)、uqref(k),计算公式如下;

其中,idref(k)、iqref(k)分别为第k个控制周期的参考电流d、q轴系分量;Ts为IGBT开关周期,同时也为系统控制周期;Ls为定子电感值;Ls(k)为当前第k个控制周期所用的定子电感值,即为上一次参数辨识得到的结果;Rs(k)为当前第k个控制周期所用的单相定子电阻值,即为上一次参数辨识得到的结果;ψf(k)为当前第k个控制周期所用的转子磁链值,即为上一次参数辨识得到的结果;ωe(k)为第k个控制周期的电机转子电角速度;

根据udref(k)、uqref(k)采用空间矢量脉宽调制方法得到相应的脉冲。