CN107231110A - 一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 - Google Patents
一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107231110A CN107231110A CN201710317024.3A CN201710317024A CN107231110A CN 107231110 A CN107231110 A CN 107231110A CN 201710317024 A CN201710317024 A CN 201710317024A CN 107231110 A CN107231110 A CN 107231110A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mrow
- msub
- mfrac
- mover
- msubsup
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/20—Estimation of torque
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,包括信号采集、转子磁链观测、电磁转矩纹波观测、电磁转矩纹波前馈补偿、转速外环控制、预测电流内环控制、逆变器驱动,通过预测控制输出结果生成开关信号以驱动开关管,无需调制,减少了调制控制过程中的某些不必要的开关变化,从而大大降低开关损耗,通过独立IO控制方式对开关状态进行控制,而取代一般的脉宽调制波控制开关状态方式,从而在容差范围内能够有效的减少开关次数,大大降低了大功率异步电机在低频开关信号控制下的谐波电流含量和转矩脉动,提高了大功率异步电机的运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种异步电机控制技术领域,尤其是一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法。
背景技术
电力能源是现代最清洁的能源,目前我国总电量中超过60%是通过异步电机消耗的,因此,提高异步电机运行效率对节约能源具有重要意义,在工业领域中大功率异步电机运行效率过低问题也是电机控制领域的核心问题,在提高运行效率的同时能够满足电机系统的安全性和可靠性要求,具有很高的市场应用价值。
现有技术主要是利用电机大惯性的属性,忽略脉动转矩,实现低开关频率控制,以此提高大功率电机的运行效率,然而,该技术只能应用于某些对电机系统转矩性能要求不高的场合,并且低开关频率控制势必会造成电机系统高谐波含量,在大功率异步电机系统中高谐波含量电流会产生过高的额外铜耗,制约电机运行效率的提升,提高开关频率可实现低畸变电流,但是这会造成变流器的高开关损耗;
若采用常规的PWM(如空间矢量PWM)控制,实现低开关频率控制大功率电机,则会导致谐波电流增大,铜耗增加,造成过高脉动转矩,从而加大电机轴系机械谐振的可能性,影响与电机耦合的设备的安全,降低电机系统的可靠性。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法。
本发明的技术方案为:一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)、信号采集:实时采集变流器的直流侧电压异步电机定子电流并通过编码器采集异步电机的转速ω(k);
S2)、转子磁链观测:利用预测电流内环控制得到的开关信号Sa,b,c(k)和直流侧电压合成电机的定子电压矢量其计算表达式为:
在静止坐标系中,异步电机转子磁链矢量为:
并根据得到的转子磁链矢量求得其幅值ψr(k)和定向角度θ(k);
其中,Lr为转子电感,Lm为定转子间互感,Ls为定子电感,Rs为定子电阻;
S3)、电磁转矩观测:利用异步电机全阶状态自适应滑膜观测器可得到异步电机转矩为:
对上述等式两边求导得到电磁转矩纹波的观测,具体为:
其中,np为电机极对数,isq(k)为定子电流q轴分量,Δisq(k)为转矩电流变化量,
S4)、电磁转矩纹波前馈补偿:通过采用双闭环控制,外环分为速度环与磁链环,其中磁链环的磁链控制器输出的控制量isdf(k)与电磁转矩纹波ΔTe(k)产生的前馈补偿控制量进行叠加作为励磁电流的给定控制isd(k),而可知控制isd(k)补偿isq(k)可使得趋于稳定,实现低谐波电流控制,其中,所述的前馈补偿控制量:
磁链控制器输出的控制量其中,Kψp,Tψi、TψD、ψr *分别为磁链控制器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数、磁链给定量,isq(k)与isd(k)分别为经过clarke与park变换之后的q轴分量和d轴分量;
S5)、转速外环控制:将给定转速ω*和采集到的转速信号ω(k)作差值后进行PI控制得到电磁转矩电流给定量具体为:
其中,Kp、Ti、TD分别为PI控制器的比例系数、积分时间常数、为微分时间常数;
S6)、电流内环预测控制:以电磁转矩电流给定量与励磁电流的给定作为内环控制器给定量,通过采集到的当前时刻的电流矢量并根据简化电机模型:
对其进行离散化,从而预测得到下一时刻的电流矢量
其中,Rr为转子电阻,σ为电机漏磁系数,np为电机极对数,Ts为采样周期;
S7)、通过给定价值函数分别计算8组开关状态下的价值函数值大小,并选取价值函数值最小的开关状态作为控制输出;
S8)、开关信号控制:通过采用变步长开关信号给定法,设定容差范围,具体为:
其中,b是容差边界圆半径,
若电流不在容差边界圆内时,则将上述计算的价值函数的最小值对应的开关状态作为控制输出,否则保持原有开关状态。
本发明的有益效果为:通过预测控制输出结果生成开关信号以驱动开关管,无需调制,减少了调制控制过程中的某些不必要的开关变化,从而大大降低开关损耗,通过独立IO控制方式对开关状态进行控制,而取代一般的脉宽调制波控制开关状态方式,从而在容差范围内能够有效的减少开关次数,大大降低了大功率异步电机在低频开关信号控制下的谐波电流含量和转矩脉动,提高了大功率异步电机的运行效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明的控制框架图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明:
如图1和图2所示,一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)、信号采集:实时采集变流器的直流侧电压异步电机定子电流并通过编码器采集异步电机的转速ω(k);
S2)、转子磁链观测:利用预测电流内环控制得到的开关信号Sa,b,c(k)和直流侧电压合成电机的定子电压矢量其计算表达式为:
在静止坐标系中,异步电机转子磁链矢量为:
并根据得到的转子磁链矢量求得其幅值ψr(k)和定向角度θ(k);
其中,Lr为转子电感,Lm为定转子间互感,Ls为定子电感,Rs为定子电阻;
S3)、电磁转矩纹波观测:利用异步电机全阶状态自适应滑膜观测器可得到异步电机转矩为:
对上述等式两边求导得到电磁转矩纹波的观测,具体为:
其中,np为电机极对数,isq(k)为定子电流q轴分量,Δisq(k)为转矩电流变化量,
S4)、电磁转矩纹波前馈补偿:通过采用双闭环控制,外环分为速度环与磁链环,其中磁链环的磁链控制器输出的控制量isdf(k)与电磁转矩纹波ΔTe(k)产生的前馈补偿控制量进行叠加作为励磁电流的给定使得趋于稳定,实现低谐波电流控制,其中,所述的前馈补偿控制量:
磁链控制器输出的控制量其中,Kψp,Tψi、TψD、ψr *分别为磁链控制器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数、磁链给定量,isq(k)与isd(k)分别为经过clarke与park变换之后的q轴分量和d轴分量;
S5)、转速外环控制:将给定转速ω*和采集到的转速信号ω(k)作差值后进行PI控制得到电磁转矩电流给定量具体为:
其中,Kp、Ti、TD分别为PI控制器的比例系数、积分时间常数、为微分时间常数;
S6)、电流内环预测控制:以电磁转矩电流给定量与励磁电流的给定作为内环控制器给定量,通过采集到的当前时刻的电流矢量并根据简化电机模型:
对其进行离散化,从而预测得到下一时刻的电流矢量
其中,Rr为转子电阻,σ为电机漏磁系数,np为电机极对数,Ts为采样周期;
S7)、通过给定价值函数分别计算8组开关状态下的价值函数值大小,并选取价值函数值最小的开关状态作为控制输出;
S8)、开关信号控制:通过采用变步长开关信号给定法,设定容差范围,
其中,b是容差边界圆半径,
若电流不在容差边界圆内时,则将上述计算的价值函数的最小值对应的开关状态作为控制输出,否则保持原样。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (3)
1.一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1)、信号采集:实时采集变流器的直流侧电压异步电机定子电流并通过编码器采集异步电机的转速ω(k);
S2)、转子磁链观测:利用预测电流内环控制得到的开关信号Sa,b,c(k)和直流侧电压合成电机的定子电压矢量其计算表达式为:
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>u</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>u</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>*</mo>
<msub>
<mi>S</mi>
<mrow>
<mi>a</mi>
<mo>,</mo>
<mi>b</mi>
<mo>,</mo>
<mi>c</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
在静止坐标系中,异步电机转子磁链矢量为:
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>&Integral;</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mover>
<mi>u</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
并根据得到的转子磁链矢量求得其幅值ψr(k)和定向角度θ(k);
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msqrt>
<mrow>
<msubsup>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</msqrt>
<mo>,</mo>
</mrow>
<mrow>
<mi>&theta;</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mi>arctan</mi>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&beta;</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mrow>
<mi>r</mi>
<mi>&alpha;</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,Lr为转子电感,Lm为定转子间互感,Ls为定子电感,Rs为定子电阻;
S3)、电磁转矩观测:利用异步电机全阶状态自适应滑膜观测器可得到异步电机转矩为:
<mrow>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>3</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
对上述等式两边求导得到电磁转矩纹波的观测,具体为:
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>3</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>&Delta;i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,np为电机极对数,isq(k)为定子电流q轴分量,Δisq(k)为转矩电流变化量,
<mrow>
<msub>
<mi>&Delta;i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>2</mn>
<mn>3</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>&Delta;T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>;</mo>
</mrow>
S4)、电磁转矩纹波前馈补偿:通过采用双闭环控制,外环分为速度环与磁链环,其中磁链环的磁链控制器输出的控制量isdf(k)与电磁转矩纹波ΔTe(k)产生的前馈补偿控制量进行叠加作为励磁电流的给定使得趋于稳定,实现低谐波电流控制,
其中,isq(k)与isd(k)分别为经过clarke与park变换之后的q轴分量和d轴分量;
S5)、转速外环控制:将给定转速ω*和采集到的转速信号ω(k)作差值后进行PI控制得到电磁转矩电流给定量具体为:
<mrow>
<msubsup>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>K</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>&omega;</mi>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<mi>&omega;</mi>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>i</mi>
</msub>
</mfrac>
<msubsup>
<mo>&Integral;</mo>
<mn>0</mn>
<mi>t</mi>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>&omega;</mi>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<mi>&omega;</mi>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>D</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<mi>&omega;</mi>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<mi>&omega;</mi>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,Kp、Ti、TD分别为PI控制器的比例系数、积分时间常数、为微分时间常数;
S6)、电流内环预测控制:以电磁转矩电流给定量与励磁电流的给定作为内环控制器给定量,通过采集到的当前时刻的电流矢量并根据简化电机模型:
<mrow>
<msub>
<mi>&sigma;L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>+</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mover>
<mi>u</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>jn</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mi>&omega;</mi>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
对其进行离散化,从而预测得到下一时刻的电流矢量
<mrow>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<msub>
<mi>&sigma;L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<mo>{</mo>
<msub>
<mover>
<mi>u</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mfrac>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>jn</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<mi>&omega;</mi>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<msub>
<mover>
<mi>&psi;</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>}</mo>
<mo>+</mo>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
<mo>+</mo>
<msubsup>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<msub>
<mi>R</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>/</mo>
<msubsup>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
<mn>2</mn>
</msubsup>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>&sigma;L</mi>
<mi>s</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
<msub>
<mover>
<mi>i</mi>
<mo>&RightArrow;</mo>
</mover>
<mi>s</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,Rr为转子电阻,σ为电机漏磁系数,np为电机极对数,Ts为采样周期;
S7)、通过给定价值函数分别计算8组开关状态下的价值函数值大小,并选取价值函数值最小的开关状态作为控制输出;
S8)、开关信号控制:通过采用变步长开关信号给定法,设定容差范围,
<mrow>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<msubsup>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>+</mo>
<msup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>(</mo>
<mrow>
<mi>k</mi>
<mo>+</mo>
<mn>1</mn>
</mrow>
<mo>)</mo>
<mo>-</mo>
<msubsup>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>&le;</mo>
<msup>
<mi>b</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,b是容差边界圆半径,
若电流不在容差边界圆内时,则将上述计算的价值函数的最小值对应的开关状态作为控制输出,否则保持原样。
2.根据权利要求1所述的一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,其特征在于:所述的前馈补偿控制量为:
<mrow>
<msubsup>
<mi>&Delta;i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
<mo>*</mo>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>&Delta;i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mfrac>
<mn>2</mn>
<mn>3</mn>
</mfrac>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>q</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<msub>
<mi>L</mi>
<mi>m</mi>
</msub>
<msub>
<mi>n</mi>
<mi>p</mi>
</msub>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
</mfrac>
<mo>)</mo>
</mrow>
<msub>
<mi>&Delta;T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>G&Delta;T</mi>
<mi>e</mi>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>.</mo>
</mrow>
3.根据权利要求1所述的一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法,其特征在于:所述磁链控制器输出的控制量:
<mrow>
<msub>
<mi>i</mi>
<mrow>
<mi>s</mi>
<mi>d</mi>
<mi>f</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>K</mi>
<mrow>
<mi>&psi;</mi>
<mi>p</mi>
</mrow>
</msub>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mo>+</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<msub>
<mi>T</mi>
<mrow>
<mi>&psi;</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
</msub>
</mfrac>
<msubsup>
<mo>&Integral;</mo>
<mn>0</mn>
<mi>t</mi>
</msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>T</mi>
<mrow>
<mi>&psi;</mi>
<mi>D</mi>
</mrow>
</msub>
<mfrac>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mrow>
<mo>(</mo>
<msup>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>*</mo>
</msup>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>&psi;</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
<mo>(</mo>
<mi>k</mi>
<mo>)</mo>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
</mrow>
其中,Kψp,Tψi、TψD、ψr *分别为磁链控制器的比例系数、积分时间常数、微分时间常数、磁链给定量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710317024.3A CN107231110B (zh) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710317024.3A CN107231110B (zh) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107231110A true CN107231110A (zh) | 2017-10-03 |
CN107231110B CN107231110B (zh) | 2019-05-17 |
Family
ID=59934133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710317024.3A Active CN107231110B (zh) | 2017-05-08 | 2017-05-08 | 一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107231110B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111082722A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-28 | 广西大学 | 一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法 |
CN112072909A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-11 | 电子科技大学 | 一种抑制电动汽车功率模块电磁干扰的驱动信号调制方法 |
CN112583313A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-30 | 上海航天控制技术研究所 | 基于主从调节的双绕组电机预测控制方法 |
CN113328674A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-08-31 | 广西大学 | 一种计及时空谐波条件的高速永磁电机永磁体损耗补偿方法及系统 |
CN114355183A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-15 | 云南电网有限责任公司红河供电局 | 一种基于转速观测的敞开式隔离开关机械故障诊断方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55131294A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for synchronous motor |
JPH10191677A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Toshiba Corp | 交流電動機速度制御装置 |
CN102055208A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-05-11 | 清华大学 | 一种用于双馈式风力发电系统的低压穿越控制方法 |
CN104868815A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-26 | 广西大学 | 一种异步电机的高可靠性控制装置及方法 |
-
2017
- 2017-05-08 CN CN201710317024.3A patent/CN107231110B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55131294A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-11 | Mitsubishi Electric Corp | Controller for synchronous motor |
JPH10191677A (ja) * | 1996-12-25 | 1998-07-21 | Toshiba Corp | 交流電動機速度制御装置 |
CN102055208A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-05-11 | 清华大学 | 一种用于双馈式风力发电系统的低压穿越控制方法 |
CN104868815A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-26 | 广西大学 | 一种异步电机的高可靠性控制装置及方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
李毅拓等: "基于前馈补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法", 《清华大学学报(自然科学版)》 * |
韩维敏等: "基于前馈补偿的永磁同步电机谐波抑制方法", 《控制工程》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111082722A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-28 | 广西大学 | 一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法 |
CN111082722B (zh) * | 2020-01-02 | 2023-06-23 | 广西大学 | 一种异步电机定子磁链与转矩多时间尺度双层级电压控制方法 |
CN112072909A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-11 | 电子科技大学 | 一种抑制电动汽车功率模块电磁干扰的驱动信号调制方法 |
CN112583313A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-03-30 | 上海航天控制技术研究所 | 基于主从调节的双绕组电机预测控制方法 |
CN113328674A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-08-31 | 广西大学 | 一种计及时空谐波条件的高速永磁电机永磁体损耗补偿方法及系统 |
CN113328674B (zh) * | 2021-06-07 | 2022-08-09 | 广西大学 | 一种计及时空谐波条件的高速永磁电机永磁体损耗补偿方法及系统 |
CN114355183A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-04-15 | 云南电网有限责任公司红河供电局 | 一种基于转速观测的敞开式隔离开关机械故障诊断方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107231110B (zh) | 2019-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107231110A (zh) | 一种大功率异步电动机前馈补偿抑制定子电流谐波方法 | |
CN104601077A (zh) | 一种基于空间矢量调制的高速永磁电机谐波电流补偿系统 | |
CN107302330B (zh) | 一种表贴式永磁同步电机最小损耗控制方法 | |
CN107026593B (zh) | 异步电机变励磁矢量控制方法 | |
CN102497154B (zh) | 一种变频器瞬时掉电不停机的方法 | |
CN107745793B (zh) | 一种船舶抱轴式电力推进系统及方法 | |
CN110513846B (zh) | 一种无电解电容空调压缩机控制方法 | |
CN102237843A (zh) | 高压绕线异步电机转子高性能变频调速方法 | |
CN104506092A (zh) | 基于电感傅里叶分解的开关磁阻电机电流滞环控制方法 | |
CN104852657A (zh) | 一种抑制共母线单边可控开绕组永磁电机系统电流过零点波动的控制方法 | |
CN105871212A (zh) | 一种应用于高速飞轮储能系统的电力变换装置 | |
CN102832874A (zh) | 一种电机控制系统及方法 | |
CN103944478A (zh) | 一种交流励磁同步电机控制装置及方法 | |
CN107070338A (zh) | 电动车辆驱动系统 | |
CN107231109A (zh) | 一种新型大功率异步电动机低开关频率运行控制方法 | |
CN107733304A (zh) | 一种电机驱动系统的控制方法 | |
CN202696533U (zh) | 一种变速永磁交流发电机系统 | |
CN103391034A (zh) | 电动汽车轮毂用盘式无铁心永磁同步电机控制器及方法 | |
CN103545820B (zh) | 提高双馈风电变流器功率器件在微风工况下可靠性的方法 | |
CN106452235B (zh) | 不对称负载下无刷双馈电机独立发电系统励磁控制方法 | |
CN102738812B (zh) | 间接转矩控制笼型转子无刷双馈电机无功功率控制方法 | |
CN106849800A (zh) | 电机驱动系统 | |
CN104682826B (zh) | 一种交流同步电机直接转矩控制方法 | |
CN107070218B (zh) | 一种大功率软开关斩波电路 | |
CN109905057B (zh) | 一种永磁同步电机低电流谐波控制系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |