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专利号: 2019101294471
申请人: 南京工程学院
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:2025-12-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:获取当前采样时刻电机的实际速度v(k);

获取下一采样时刻电机q轴的参考电流指令iq*(k+1)和下一采样时刻电机d轴的参考电流指令id*(k+1);

获取当前采样时刻电机的实际电流ia(k),ib(k),ic(k),并将其转换为dq坐标系下的d轴电流id(k)和dq坐标系下的q轴电流iq(k);

将获取的id(k)、iq(k),以及电机当前采样时刻的实际电压量ud(k)、uq(k)输送至改进的扩张状态观测器,获取当前采样时刻的参数扰动量观测值 fq(k);

* *

将获取的id(k)、iq(k), fq(k)和iq (k+1)、id (k+1)输送至无差拍预测控制器,获取控制电压的参考指令ud*(k)、uq*(k);

将获取的ud*(k)、uq*(k)经过坐标转换,将变换得到的结果通过SVPWM控制逆变器输出,对电机控制。

2.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述改进的扩张状态观测器包括如下设计步骤:步骤1、建立dq坐标系下的永磁同步直线电机电压方程,所述方程为:其中,R为初级电阻,τ为次级极距, 为次级永磁体磁链,Ld、Lq分别为d、q轴电感分量,Ld=Lq=L,ud、uq分别为初级d、q轴电压,id、iq分别为初级d、q轴电流,v为初级运动速度;

步骤2、构建电流方程,对系统参数扰动量建模;

电流方程可由式(1)加上参数偏差后获得,电流方程为:其中:R0、L0、 分别为电机电阻、电感、磁链的标称参数;

ΔR、ΔL、 分别为电机电阻、电感、磁链的参数偏差,ΔR=R-R0,ΔL=L-L0,令fd、fq分别作为d、q轴参数扰动,得到fd、fq表达式为:步骤3、构建传统扩张状态观测器;

3.1、对q轴电流及其参数扰动量进行状态空间描述:其中:x=[x1 x2]T=[iq fq]T为状态变量矩阵;u为输入量uq; 为状态转移矩阵;B=[1/L0 0]T为控制矩阵;E=[01]T为干扰矩阵;

3.2、根据电流观测值和实际值的误差构建传统扩张状态观测器:其中: 为观测值矩阵, 是对iq观测值, 是对fq观测值;e=[e1 e2]T=[z1-x1 z2-x2]T为观测器的误差值;e1是电流观测值和实际值的误差,e2是参数扰动量误差, 为观测器增益矩阵,l1、l2为观测器的增益,且l1、l2为为常数;

步骤4、获取改进的扩张状态观测器;

4.1、获取系统参数扰动量误差e2:

其中:

4.2、获取改进的扩张状态观测器:

其中: 为观测器增益矩阵,l1(t)、l2(t)为观测器增益值;

步骤5、对电流及其扰动量的状态空间方程和改进的扩张状态观测器进行前向欧拉离散化,将离散化的状态空间方程和扩张状态观测器相减,得到误差状态方程,通过误差状态方程对改进的扩张状态观测器进行稳定性分析;

步骤6、以步骤1-步骤5的方式获取d轴改进的扩张状态观测器,并分析其稳定性。

3.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述无差拍预测控制器包括如下设计步骤:步骤1、将dq坐标系下的永磁同步直线电机电压方程进行前向欧拉离散化,根据离散化后的方程计算得到dq轴电压参考指令ud*(k)、uq*(k),即传统的无差拍预测控制算法;

步骤2、将当前采样时刻的参数扰动量观测值 fq(k)替代fd(k)、fq(k),获取dq轴* *电压参考指令ud(k)、uq(k),即经过参数扰动补偿后的无差拍预测控制算法。

4.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,将电机动子的期望速度v*(k)和电机实际速度v(k)的差输入PI控制器,PI控制器输出iq*(k+1)和id*(k+1)。

5.根据权利要求4所述永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述PI控制器为速度控制器。

6.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述当前采样时刻k的实际电压量ud(k)、uq(k),分别等于上一采样时刻k-1的控制电压参考指令ud*(k-1)、uq*(k-1)。

7.根据权利要求1所述的永磁同步直线电机无差拍电流控制方法,其特征在于,所述逆变器为三相两电平电压逆变器。