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专利号: 2018103074999
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:

1.一种内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)在当前控制周期,由控制系统对转速、电压和电流物理量进行采样,具体包括:电机转速反馈值n,转子位置角θ,电机ABC三相电流iA、iB和iC,直流母线电压udc,并求解ABC三相电流的d、q轴分量id、iq;

2)由转速给定值和转速反馈值,经过比例积分控制器得到q轴电流的参考值iq*;内置式永磁同步电机运行在基速时,采用最大转矩电流比控制策略中的公式法计算出基速区d轴*电流的参考值id.MTPA;

3)将转速反馈值与基速区到弱磁区的切换转速进行比较,若转速反馈值小于基速区到弱磁区的切换转速,则不进行切换,采用所述的基速区d轴电流的参考值id.MTPA*获取基速区d轴电压;若转速反馈值大于基速区到弱磁区的切换转速,则切换到弱磁控制,引入弱磁调*整因子k采用简化的弱磁控制模型,计算出弱磁区d轴电流的参考值id.FW获取弱磁区d轴电压;

4)将转速反馈值、基速区d轴电流的参考值id.MTPA*与弱磁区d轴电流的参考值id.FW*的差值id_error作为模糊控制器输入,使用Mamdani型模糊控制器,经过模糊化、模糊推理、解模糊和清晰化得到弱磁调整因子k值,等待下一控制周期作用到简化的弱磁控制模型中;

5)根据d轴电流的参考值和q轴电流的参考值,与通过电流传感器检测到ABC三相电流求解得到的d轴和q轴的电流分量id、iq,经过比例积分控制器,加上限幅后分别得到d轴和q轴的电压值ud、uq;

6)采用电压空间矢量调制策略,在当前周期根d轴和q轴的电压值ud、uq和转子位置角θ,计算两电平电压源型逆变器六路PWM脉冲的占空比,然后输出六路PWM脉冲作用于逆变器,进而将对应的d轴和q轴的电压值ud、uq作用于电机,返回步骤1)继续运行。

2.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,步骤3)所述的基速区到弱磁区的切换转速由下式表示:式中,ωch为基速区到弱磁区的切换转速,Ld、Lq分别为定子d轴、q轴电感,ψf为转子磁链,C=-ψf+(ψf2+8(Ld-Lq)2Ismax2)0.5,p为电机的极对数,Ismax为系统允许通过的最大电流,Usmax为系统能够输出的最大电压。

3.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,设定k的取值大于1,由此步骤3)所述的简化的弱磁控制模型为:式中,id.FW*为弱磁区d轴电流的参考值,Ld、Lq分别为定子d轴、q轴电感,ψf为转子磁链,iq*为q轴电流参考给定值,ωe为电角速度,k为弱磁调整因子,Usmax为系统能够输出的最大电压。

4.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,步骤4)中所述的模糊化包括:转速反馈值n的隶属度函数表达式如下:

式中,Mn(x)是转速反馈值n对应的输入隶属度函数;

基速区d轴电流的参考值id.MTPA*与弱磁区d轴电流的参考值id.FW*的差值id_error的隶属度函数表达式如下:式中,电流差值id_error分为七个等级,ZSerror(y)、Serror(y)、MSerror(y)是电流差值id_error为最小、小和中小时对应的输入隶属度函数,Merror(y)是电流差值id_error为中时所对应的输入隶属度函数,MBerror(y)、Berror(y)、ZBerror(y)是电流差值id_error为中大、大和最大时对应的输入隶属度函数。

5.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,步骤4)中所述的模糊推理使用的模糊规则为:(1)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为ZS时;弱磁调整因子k为ZH;

(2)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为S时;弱磁调整因子k为H;

(3)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为MS时;弱磁调整因子k为MH;

(4)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为M时;弱磁调整因子k为M;

(5)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为MB时;弱磁调整因子k为ML;

(6)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为B时;弱磁调整因子k为L;

(7)如果转速反馈值满足模糊控制器转速输入,且电流差值为ZB时;弱磁调整因子k为ZL。

6.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,步骤4)中所述的解模糊是采用重心法对模糊控制器的输出解模糊。

7.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机基速区与弱磁区的平滑切换控制方法,其特征在于,步骤4)中所述的清晰化是指弱磁调整因子k的隶属度函数,表达式如下:式中,弱磁调整因子k分为七个等级,ZLk(z)、Lk(z)、MLk(z)是弱磁调整因子k为最低、低、中低时对应的输出隶属度函数,Mk(z)是弱磁调整因子k为中时对应的输出隶属度函数,MHk(z)、Hk(z)、ZHk(z)是弱磁调整因子k为中高、高、最高时对应的输出隶属度函数。