基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法

本发明涉及永磁辅助同步磁阻电机电流控制，具体而言，尤其涉及一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法。

背景技术：

1、永磁辅助同步磁阻电机(permanent magnet assisted synchronous reluctance motor，pma-synrm)是一种特殊的内置式永磁同步电机，由同步磁阻电机发展而来，通过在磁障中添加永磁材料来提供永磁磁通，既能增大其交、直轴电感来提升磁阻转矩，又因转子磁障中添加永磁材料产生永磁转矩，增大电机的转矩密度，从而有效克服了同步磁阻电机本身低功率因数和低转矩密度的缺点，具有功率密度高、效率高、调速范围宽及体积小、重量轻等显著优点。

2、近些年来，国内外学者针对永磁辅助同步磁阻电机的电流环控制展开了大量的研究，并提出很多电流环控制方法。其中较为广泛的有：最大转矩电流比控制、双pi控制、最大效率控制等，这些控制方法的电流环控制往往都是基于pi控制。

3、然而，传统的pi控制的响应速度较慢，稳态电流的峰值较大，过高的电流值会引起电机的损耗增加。并且上述控制技术也都是基于固定的电机参数，但是在实际的应用过程中，受到实际工况的影响，电机的参数在时时刻刻发生变化，如果继续采用固定参数，可能会影响控制系统的稳定性，电流环控制不精确的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，通过采用在线辨识技术，时刻辨识电机的实际参数，并且用无差拍预测控制系统取代了传统的pi控制，以解决由于参数失配导致控制系统不稳定和电流响应速度慢的问题。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，包括如下步骤：

4、s1：获取电机实测数据；根据所述电机实测数据，通过拉格朗日乘数法解出最大转矩电流比的参考公式，并求得dq轴的参考电流；

5、s2：根据永磁辅助同步磁阻电机的电压关系式，将实际测的dq轴电流离散化从而推导出电流无差拍的控制公式；

6、s3：根据模型参考自适应方法推导出永磁辅助同步磁阻电机的dq轴电感的在线辨识方程，通过所述dq轴电感的在线辨识方程得出dq轴电感；

7、s4：将所述dq轴电感分配至最大转矩电流比控制器，使最大转矩电流比工作点准确；

8、s5：将所述dq轴电感分配至无差拍电流控制器，使无差拍电流控制器系统稳定；

9、s6：将参考电流和dq轴电感代入至电流无差拍的控制公式中，通过无差拍电流控制器得到dq轴控制电压；

10、s7：将所述dq轴控制电压采用空间电压矢量调制的方法生成控制脉冲，将控制脉冲作用于功率变换器，进而控制电机的运行。

11、进一步地，所述电机实测数据包括实测dq轴电流，实测dq轴电感，永磁体产生的磁链。

12、进一步地，s1的具体步骤如下：

13、构造拉格朗日乘数法形式：

14、

15、解拉格朗日乘数法：

16、

17、求解得出dq轴参考电流：

18、

19、

20、其中：id表示电流空间矢量的直轴分量；iq表示电流空间矢量的交轴分量；ld表示直轴电感；lq表示交轴电感；ψpm表示永磁体产生的磁链；te表示电磁转矩；pn表示电机的极对数。

21、进一步地，s2的具体步骤如下：

22、永磁辅助同步磁阻电机的电压关系式为：

23、

24、

25、根据电压方程将永磁辅助同步磁阻电机的电压关系式变形后得到电流的状态方程：

26、

27、

28、使用一阶泰勒公式将电流离散化，得到：

29、

30、

31、以矩阵形式表示输出电压：

32、

33、其中，

34、其中：ω表示电动机的电角速度；r表示绕组相电阻；ts表示离散化采样时间；ψd表示定子磁链直轴分量；ψq表示定子磁链交轴分量；ud、uq表示电压空间矢量。

35、进一步地，s3中，所述dq轴电感的在线辨识方程为：

36、

37、

38、其中：表示辨识的dq轴电感，kp1和ki1表示pi参数，和为可调模型的dq轴电流，ld表示直轴电感；lq表示交轴电感；ψpm表示永磁体产生的磁链，ud、uq表示电压空间矢量。

39、本发明还提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行上述任一项基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法。

40、本发明还提供了一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序运行执行上述任一项基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法。

41、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

42、本发明提出了一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，根据拉格朗日乘数法解出最大转矩电流比的参考公式，并求得参考电流。然后将最大转矩电流比输出的参考电流作为无差拍控制器的输入参考电流，并利用无差拍控制器输出参考电压，作用在空间电压适量调制器，进而输出控制脉冲作用给功率变换器，最终达到控制电机的作用，以加快电流响应速度和减小稳态电流峰值的作用。由于永磁辅助同步磁阻电机是一种特殊的内置式永磁同步电机，因此其在运行的过程中电机的电感，电阻和磁链会发生变化，其中电感参数变化最为明显，当其变化较大时，会引起最大转矩电流比控制器的电流工作点不准确，并且会引起无差拍控制系统不稳定的问题，本发明针对上述问题提出了电感参数在线辨识的方法，实时辨识电机的dq轴电感，以确保控制系统的稳定性和最大转矩电流比控制器的电流工作点的准确性。

技术特征：

1.一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，其特征在于，所述电机实测数据包括实测dq轴电流，实测dq轴电感，永磁体产生的磁链。

3.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，其特征在于，s1的具体步骤如下：

4.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，其特征在于，s2的具体步骤如下：

5.根据权利要求1所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，其特征在于，s3中，所述dq轴电感的在线辨识方程为：

6.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时，执行所述权利要求1至5中任一项权利要求所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法。

7.一种电子装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器通过所述计算机程序运行执行所述权利要求1至5中任一项权利要求所述的基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法。

技术总结
本发明提供了一种基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机无差拍控制方法，涉及永磁辅助同步磁阻电机电流控制技术领域，包括如下步骤：S1：求得dq轴的参考电流；S2：推导出电流无差拍的控制公式；S3：得出dq轴电感；S4：将所述dq轴电感分配至最大转矩电流比控制器；S5：将所述dq轴电感分配至无差拍电流控制器；S6：将参考电流和dq轴电感代入至电流无差拍的控制公式中，通过无差拍电流控制器得到dq轴控制电压；S7：将所述dq轴控制电压采用空间电压矢量调制的方法生成控制脉冲，将控制脉冲作用于功率变换器，进而控制电机的运行。本发明实时辨识电机的dq轴电感，以确保控制系统的稳定性和最大转矩电流比控制器的电流工作点的准确性。

技术研发人员：许爱德,刘鑫,李新宇,胡士迈
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12