一种基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法。针对电流源逆变器

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法


[0001]本专利技术涉及了一种永磁同步电机控制方法，特别是涉及了一种基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法。

技术介绍

[0002]与普通的永磁同步电机相比，高速永磁同步电机(High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor, HSPMSM)可以直接与高速负载相连，省去了其中繁琐的变速装置，从而提高了系统效率。并且，高速永磁同步电机有着调速范围宽、功率密度大、体积小等优势，因此在高速机床、空气压缩机、飞轮储能系统等大功率应用场合对应有广阔的前景。
[0003]对于高速永磁同步电机，性能优良的驱动系统是充分发挥其潜力的关键因素。由于高速永磁同步电机基频高、自身电感小，采用传统三相电压源型逆变器(Voltage Source Inverter, VSI)驱动时存在电流纹波大，输出电流谐波含量高及定转子损耗大等问题。而电流源逆变器(Current Source Inverter, CSI)通过在交流侧并联滤波电容，与高速永磁同步电机电感构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：方法包括以下步骤：(1) 针对电流源逆变器的所有开关管共同设计建立了一种新的电流矢量图，且建立了第一代价函数，对新的电流矢量图中的每个扇区利用第一代价函数处理获得每个扇区各个电流矢量的占空比和第一代价函数值；(2)建立了第二代价函数，对电流矢量图中的每个扇区各个电流矢量的占空比和第一代价函数值用第二代价函数处理获得每个扇区的第二代价函数值，利用各个扇区的第二代价函数值从各个扇区选取最优扇区，以最优扇区调控电流源逆变器，进而实现高速永磁同步电机优化控制。2.如权利要求1所述的基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：所述的电流源逆变器包括Buck电路和三相逆变电路，其中Buck电路包括了直流电源v
dc
、母线电感L
dc
、Buck电路开关管T7、Buck电路续流二极管D7，三相逆变电路包括了三相桥臂和三相滤波电容；Buck电路开关管T7、Buck电路续流二极管D7串联后并联在直流电源v
dc
的两端，三相桥臂和母线电感L
dc
串联后并联在Buck电路续流二极管D7的两端；三相桥臂包括了三相的上桥臂和下桥臂各自的一个开关管和一个二极管，分别包括了开关管T1
‑
T6和二极管D1
‑
D6，三相桥臂的每相均经各自的一个滤波电容连接一起，滤波电容的容值C
f
相同。3.如权利要求1所述的基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：所述(1)中，在新的电流矢量图中，针对电流源逆变器的Buck电路开关管的两种开关状态分别建立一个电流矢量平面，每个电流矢量平面中按照电流矢量划分方式划分为六个扇区，一个扇区对应有位于中心点的一个零电流矢量和位于两侧边界的两个有效电流矢量。4.如权利要求1所述的基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：所述(1)中，对同一扇区中的每个电流矢量，均利用电流源逆变器
‑
高速永磁同步电机预测模型实时处理获得电流源逆变器和高速永磁同步电机的变量在下一个采样时刻的预测值，将电流源逆变器和高速永磁同步电机的变量在下一个采样时刻的预测值输入到第一代价函数中处理获得电流矢量的第一代价函数值，再综合利用同一扇区中的所有电流矢量的第一代价函数值进行计算获得各个电流矢量的占空比。5.如权利要求4所述的基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：所述的电流源逆变器和高速永磁同步电机的变量具体为电流源逆变器的母线电感电流、滤波电容电压以及高速永磁同步电机的定子电流的三个变量。6.如权利要求4或5所述的基于电流源逆变器的高速永磁同步电机优化控制方法，其特征在于：所述的电流源逆变器
‑
高速永磁同步电机预测模型，具体包括：电流源逆变器的母线电感电流离散模型，如下式：i
dc
(k+1)=i
dc
(k)+T
s
(v
dc
S7(k)
‑
v
in
(k))/L
dc
式中，T
s
表示离散控制周期；k表示离散控制周期的序数；i
dc
(k+1)为母线电感的电流在第(k+1)T
s
时刻的预测值；i
dc
(k)为母线电感的电流在第kT
s
时刻的实际值；L
dc
为母线电感的电感值；v
dc
为直流电源的电压；v
in
(k)为第kT
s
时刻的电流源逆变器正负母线之间的电压；S7(k)为第kT
s
时刻下电流源逆变器中Buck电路开关管的开关状态；
电流源逆变器的滤波电容电压离散模型，如下式：v
sd
(k+1)=v
sd
(k)+T
s
[i
wd
(k)
‑
i
sd
(k)+ω
e
C
f
v
sq
(k)]/C
f
v
sq
(k+1)=v
sq
(k)+T
s
[i
wq
(k)
‑
i
sq
(k)
‑
ω
e
C
f
v
sd
(k)]/C
f
式中，v
sd
(k+1)、v
sq
(k+1)分别为滤波电容的电压在第(k+1) T
s
时刻的dq坐标系下d轴、q轴预测值；v
sd
(k)、v
sq
(k)分别为滤波电容的电压在第kT
s
时刻的dq坐标系下d轴、q轴实际值；i
wd
(k)、i
wq
(k)分别为第kT
s
时刻的dq坐标系下电流源逆变器的d轴、q轴输出电流；i
sd
(k)、i
sq
(k)为高速永磁同步电机的定子电流在第kT
s
时刻的dq坐标系下d轴、q轴实际值；ω
e
为转子磁链的电角速度；C
f
为滤波电容的容值；高速永磁同步电机的定子电流离散模型，如下式：i
sd
(k+1)=(1
‑
R
s
T
s
/L
s
)i
sd
(k)+ T
s
ω
e
i
sq
(k)+ T
s
v
sd
(k)/L
s
i
sq
(k+1)=(1
‑
R
s
T
s
/L
s
)i
sq
(k)
‑
T
s
ω
...

【专利技术属性】
技术研发人员：史婷娜，孙道明，曹彦飞，林治臣，李晨，阎彦，
申请(专利权)人：浙江大学先进电气装备创新中心，
类型：发明
国别省市：