一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法与流程

本发明涉及三级同步发电机控制，尤其涉及一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法。

背景技术：

1、目前三级式同步发电机通常由永磁副励磁机、主励磁机、主发电机、整流器等部分组成，其中主励磁机和主发电机都是采用电励磁同步发电机。三级式发电机的调压主要是通过控制主励磁机的励磁电流电压，从而间接地实现对主发电机励磁的调节，以达到控制主发电机输出电压的目的。对于大功率三级式发电机需要一种高效的控制策略，模型预测脉冲模式控制是降低机器在高调制指数下运行时总谐波失真(thd)的一种很有前途的解决方案。现有的用于永磁同步电机的模型预测控制研究通过跟踪机器模型的参考磁链来间接调节励磁电流。但是，当电机参数不匹配时，该方法会导致静态电流误差。脉冲宽度调制是一种常用的整流控制方法，然而它在中高速下的性能有限，使得电流总谐波失真(thd)以较高的速度增加，加重转矩波动并增加功率损失。opp的开关角度离线优化并存储为查找表，根据给定的调制指数和电压角度生成门信号。然而，在传统的电流闭环系统[6]中，opp不能在最优条件下工作，并且有增加的电流总谐波失真和低带宽。

2、例如，一种在中国专利文献上公开的“一种变频三级式发电机数字电压调节方法”，其公告号：cn108429463b，公开了包括在额定转速范围内，通过电压-占空比转换方法来实现励磁源电压值的预调整，设计准则是发电机在任何转速下发电机空载端电压为基准电压时，电压调节器输出占空比均恒定，使调压系统前向通道的开环增益不受发电机转速的影响。但是该方案没有考虑到上述问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术控制效果不好稳定性差的问题，本发明提供一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，有效地实现opp调制所不能实现的电流闭环控制，有利于低电流thd和参数独立性。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，包括：根据电流参考值调节相电流；定子磁链预测；定子磁链补偿。通过电流闭环控制实现opp调制。无模型预测脉冲模式控制方案，抛弃了传统的单一闭环系统，而是采用电流闭环控制器和内环磁链预测机制组成电流-磁通双环控制方案。该方法可以解决传统电流闭环opps系统中的电流谐波问题。在不使用电机参数的情况下，可以同时实现精确的电流和转速跟踪。

4、所述的根据电流参考值调节相电流包括，根据参考电压确定调制指数和电压角度。能够对相电流进行调节。

5、所述的定子磁链预测包括，通过修改预定的opp角来控制定子磁链跟踪参考磁链。电流-磁通双环中的磁链预测机通过修改预定的opp角来控制定子磁链跟踪参考磁链，从而得到最优的开关角。

6、所述的跟踪参考磁链包括，通过高带宽预测控制跟踪所述的参考转子磁链。采用高带宽预测控制可以很好地跟踪参考转子磁链，使系统在减小电流总谐波失真水平的情况下达到准最优状态。

7、所述的定子磁链预测包括，通过二次目标函数在线优化预测过程，得到定子磁链补偿值。通过电流-磁通双环中的磁链预测过程采用二次目标函数在线优化，并且采用成熟的观测器对磁链进行实时估计，实现确保opp上的模式修改是最小的。

8、所述的定子磁链补偿包括，确定预测范围内各开关角度的磁链修正之和；确定校正时间。实现两电平逆变器馈电的永磁同步电动机的补偿。

9、所述的确定校正时间包括，搜索目标函数的极小值，得到三个阶段的校正时间。通过每个相在水平线上的切换次数，确定三个阶段的校正时间。

10、所述的确定校正时间后，使用校正时间修正opp的开关时刻，从而完成定子磁链补偿。能够让由稳态电流/电压波动引起的定子磁链误差δψ得到补偿，可以缓解转矩脉动。

11、本发明具有如下优点：

12、(1)无模型预测脉冲模式控制方案，抛弃了传统的单一闭环系统，而是采用电流闭环控制器和内环磁链预测机制组成电流-磁通双环控制方案。该方法可以解决传统电流闭环opps系统中的电流谐波问题。在不使用电机参数的情况下，可以同时实现精确的电流和转速跟踪；(2)电流-磁通双环中的磁链预测机通过修改预定的opp角来控制定子磁链跟踪参考磁链，从而得到最优的开关角。采用高带宽预测控制可以很好地跟踪参考转子磁链，使系统在减小电流总谐波失真水平的情况下达到准最优状态；(3)电流-磁通双环中的磁链预测过程采用二次目标函数在线优化，并且采用成熟的观测器对磁链进行实时估计。

技术特征：

1.一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，包括：根据电流参考值调节相电流；定子磁链预测；定子磁链补偿。

2.根据权利要求1所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的根据电流参考值调节相电流包括，根据参考电压确定调制指数和电压角度。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的定子磁链预测包括，通过修改预定的opp角来控制定子磁链跟踪参考磁链。

4.根据权利要求3所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的跟踪参考磁链包括，通过高带宽预测控制跟踪所述的参考转子磁链。

5.根据权利要求4所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的定子磁链预测包括，通过二次目标函数在线优化预测过程，得到定子磁链补偿值。

6.根据权利要求5所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的定子磁链补偿包括，确定预测范围内各开关角度的磁链修正之和；确定校正时间。

7.根据权利要求6所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的确定校正时间包括，搜索目标函数的极小值，得到三个阶段的校正时间。

8.根据权利要求6或7所述的一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，其特征在于，所述的确定校正时间后，使用校正时间修正opp的开关时刻，从而完成定子磁链补偿。

技术总结
本发明公开了一种基于无模型预测脉冲模式的控制方法，包括：根据电流参考值调节相电流；定子磁链预测；定子磁链补偿；无模型预测脉冲模式控制方案，抛弃了传统的单一闭环系统，而是采用电流闭环控制器和内环磁链预测机制组成电流‑磁通双环控制方案。该方法可以解决传统电流闭环OPPs系统中的电流谐波问题。在不使用电机参数的情况下，可以同时实现精确的电流和转速跟踪；电流‑磁通双环中的磁链预测机通过修改预定的OPP角来控制定子磁链跟踪参考磁链，从而得到最优的开关角。采用高带宽预测控制可以很好地跟踪参考转子磁链，使系统在减小电流总谐波失真水平的情况下达到准最优状态。

技术研发人员：武新章,潘建臣,张冬冬,郭平辉,王伟,童雨斌,蔡贞
受保护的技术使用者：浙江超精电机科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16