【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子与电力传动，特别是涉及一种永磁电机长线驱动系统的控制方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、近年来，永磁电机以其体积小、功率密度高和可靠性高等优点在电气工业领域应用广泛。特别是在石油开采、煤炭运输等领域，以永磁电机为驱动核心的工业装备往往距离逆变器较远（1km以上），二者之间通过长距离动力线缆连接，构成永磁电机长线驱动系统。而在长线缆传输过程中，由于逆变器输出的电压变化率过高，会造成电压反射现象和电磁干扰问题。并且，随着目前宽禁带半导体器件(如碳化硅和氮化镓功率器件)的应用越来越广泛，这种过电压问题将严重加剧。其后果是将造成严重的永磁电机过电压、高漏电流和绝缘损坏等问题。目前的一种主流解决方案为在逆变器输出侧安装三相lc正弦波滤波器。然而，输出lc滤波器与永磁电机定子电感会形成lcl滤波器结构，这不仅增加了系统的控制复杂度而降低鲁棒性，而且还会引起永磁电机定子电流谐振问题而大大降低系统的控制精度和稳定性。在此背景下，寻求永磁电机长线驱动系统的一种结构简单、鲁棒性强和稳定性高的控制方法对于保证系统的稳定运行具有重要意义。
2、传统解决方案是采用比例-积分(pi)控制，但其设计参数众多，整定工作量耗时较长，动态性能欠佳且难以适应各种复杂工况。近年来新兴的一种模型预测控制方法，具有结构简单、动态性能好、最优控制等特点，成为永磁电机驱动领域的研究热点。尽管如此，现有永磁电机长线驱动系统的模型预测控制均基于系统名义模型来进行未来状态预测，易受参数扰动和外部未建模动态影响。而永磁电机本身的参数变化及外部复杂
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种永磁电机长线驱动系统的控制方法、系统、设备及介质，解决了现有永磁电机长线驱动系统的模型预测控制均基于系统名义模型来进行未来状态预测，易受参数扰动和外部未建模动态影响。而永磁电机本身的参数变化及外部复杂多变的工况将极易造成其控制精度的降低，从而大大降低系统运行的稳态精度、鲁棒性和稳定性的问题。
2、本专利技术提供一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，所述永磁电机长线驱动系统包括永磁电机、逆变器和lc滤波器，所述控制方法包括以下步骤：
3、在每个控制周期内，采集k时刻永磁电机长线驱动系统的状态变量并将其进行park-clark变换，得到d-q坐标系下的状态变量；
4、基于d-q坐标系下的状态变量，采用三阶泰勒级数展开方法建立永磁电机长线驱动系统在d-q坐标系下的离散状态空间模型；
5、根据所述离散状态空间模型，构建定子电流集总扰动预测模型；根据定子电流集总扰动预测模型计算出k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值；
6、根据所述定子电流集总扰动预测模型，设计基于高增益反馈的集总扰动在线估计器；将k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值输入至集总扰动在线估计器，得到集总扰动估计；
7、根据 k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值和集总扰动估计，计算永磁电机定子电流控制器的输入电压参考；
8、对所述输入电压参考进行反park变换，得到α-β坐标系下的逆变器电压并将其输入至空间矢量调制生成脉冲信号，将脉冲信号作用于逆变器，实现对永磁电机长线驱动系统的控制。
9、优选的，所述永磁电机长线驱动系统的状态变量包括永磁电机的三相定子电流、lc滤波器的三相滤波电感电流和三相滤波电容电压。
10、优选的，所述离散状态空间模型如下所示：
11、
12、其中，
13、
14、，，
15、式中，xk+1为k+1时刻的预测值，ad、bd、dd为采用三阶泰勒级数展开方法近似计算的系统离散化模型系数矩阵，xk为k时刻采集的系统状态变量，ui,k为k时刻的逆变器电压矢量，ts为系统的离散采样时间，a、b、d为连续时间域的系统参数矩阵，i为阶数，rf表示滤波电感内部等效串联电阻，lf表示滤波电感，cf表示滤波电容，rs为永磁电机定子电阻，ls为永磁电机定子电感，ωe为永磁电机电角速度，ψf为永磁电机转子磁链。
16、优选的，所述定子电流集总扰动预测模型如下所示：
17、
18、式中，为定子电流k+1时刻的预测矩阵，为系数矩阵，fk为k时刻的集总扰动。
19、优选的，所述集总扰动在线估计器如下所示：
20、
21、其中，
22、，，，，
23、式中，为k+1时刻的考虑集总扰动的定子电流估计矩阵，为k时刻的集总扰动估计矩阵，为k+1时刻的集总扰动估计矩阵，为k时刻的考虑集总扰动的定子电流估计矩阵，为定子电流k时刻的预测矩阵，c1、c2、c3、l和h均为系数矩阵，if,k为k时刻的三相滤波电感电流，uf,k为k时刻的三相滤波电容电压，l1和l2为估计器增益，i2×2为2阶单位矩阵。
24、优选的，令，所述输入电压参考如下所示：
25、
26、式中，为输入电压参考，为电机的定子电流参考。
27、优选的，所述永磁电机长线驱动系统的转速外环按比例积分pi方式进行调节。
28、一种永磁电机长线驱动系统的控制系统，其特征在于，包括：
29、采集模块，用于在每个控制周期内，采集k时刻永磁电机长线驱动系统的状态变量并将其进行park-clark变换，得到d-q坐标系下的状态变量；
30、第一构建模块，用于基于d-q坐标系下的状态变量，采用三阶泰勒级数展开方法建立永磁电机长线驱动系统在d-q坐标系下的离散状态空间模型；
31、第二构建模块，用于根据所述离散状态空间模型，构建定子电流集总扰动预测模型；根据定子电流集总扰动预测模型计算出k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值；
32、设计模块，用于根据所述定子电流集总扰动预测模型，设计基于高增益反馈的集总扰动在线估计器；将k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值输入至集总扰动在线估计器，得到集总扰动估计；
33、计算模块，用于根据 k+1时刻的考虑集总扰动的电机定子电流预测值和集总扰动估计，计算永磁电机定子电流控制器的输入电压参考；
34、控制模块，用于对所述输入电压参考进行反park变换，得到α-β坐标系下的逆变器电压并将其输入至空间矢量调制生成脉冲信号，将脉冲信号作用于逆变器，实现对永磁电机长线驱动系统的控制。
35、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的永磁电机长线驱动系统的控制方法。
36、一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述永磁电机长线驱动系统包括永磁电机、逆变器和LC滤波器，所述控制方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述永磁电机长线驱动系统的状态变量包括永磁电机的三相定子电流、LC滤波器的三相滤波电感电流和三相滤波电容电压。
3.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述离散状态空间模型如下所示：
4.如权利要求3所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述定子电流集总扰动预测模型如下所示：
5.如权利要求4所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述集总扰动在线估计器如下所示：
6.如权利要求5所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，令isd,k+1=is*，所述输入电压参考如下所示：
7.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述永磁电机长线驱动系统的转速外环按比例积分PI方式进行调节。
8.一种永磁电机
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1-7任一所述的永磁电机长线驱动系统的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-7任一项所述的永磁电机长线驱动系统的控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述永磁电机长线驱动系统包括永磁电机、逆变器和lc滤波器，所述控制方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述永磁电机长线驱动系统的状态变量包括永磁电机的三相定子电流、lc滤波器的三相滤波电感电流和三相滤波电容电压。
3.如权利要求1所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述离散状态空间模型如下所示：
4.如权利要求3所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述定子电流集总扰动预测模型如下所示：
5.如权利要求4所述的一种永磁电机长线驱动系统的控制方法，其特征在于，所述集总扰动在线估计器如下所示：
6.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑长明，谢淼，董萱萱，肖子语，公铮，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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