[发明专利]一种电力系统用多功能电机的控制方法

摘要

本发明公开了一种电力系统用多功能电机的控制方法，该控制方法采用电机的一套三相对称绕组通过PI控制器、预测控制器和逆变器进行电动状态带动负载运行，具有较好地调速性能，且因采用了预测控制器来代替传统的电流PI控制器，解决了传统电流PI控制器的滞后特性，提高了系统的带宽和动态性能；同时采用电机的另一套三相对称绕组通过电压调节器、电流调节器和变换器进行发电状态给供电对象稳定正常发电。本发明具有快速的动态响应能力、节省成本和体积、节能、功能多等特点，同时集电动与发电于一身，适用于对动态性能以及成本、体积要求较高的电力系统用电机电动/发电场合。

主权项

一种电力系统用多功能电机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过霍尔传感器采集电机中进行电动状态的一套三相对称绕组电流ia、ib、ic，然后将其通过abc/dq变换器得到d‑q坐标系下实际电流值id1和iq1，再通过位置检测器采集电机的位置信号θ，并对位置信号进行微分得到反馈的速度信号转子机械角速度ωr；(2)将给定的转速ωr*与反馈的速度ωr送入PI控制器进行处理，得到给定电流iq1*，再将给定的d‑q轴电流iq1*以及id1*送入预测控制器，其中id1*＝0，同时将上一次输出的d‑q轴电压Ud1*(k‑1)、Uq1*(k‑1)以及上一次反馈回来的电流id1(k‑1)和iq1(k‑1)一同送入预测控制器，得到预测出的d‑q轴电压Ud1*(k)和Uq1*(k)，其预测表达式为：Ud1*(k)＝A1id1(k‑1)+A2id1*(k)+A3iq1(k‑1)+A4Ud1*(k‑1)Uq1*(k)＝B1iq1(k‑1)+B2iq1*(k)+B3id1(k‑1)+B4Uq1*(k‑1)其中，k为第k个控制周期，k‑1表示第k‑1个周期，即上一个周期，Ud1*(k)和Uq1*(k)分别为预测出的第k个控制周期的d‑q轴电压，id1*(k)和iq1*(k)分别为第k个控制周期内给定的d‑q轴电流，A1、A2、A3、A4为Ud1*(k)的调节参数，B1、B2、B3、B4为Uq1*(k)的调节参数，根据电机自身不同的特性决定；(3)将得到的预测出的d‑q轴电压Ud1*(k)和Uq1*(k)，通过电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到a、b、c三个桥臂的功率管开通、关断的脉宽调制信号送入逆变器中，同时通入直流电Udc1使逆变器的a、b、c三个桥臂输出相应的三相电流ia、ib、ic来控制电机跟随给定信号带动负载正常运行；(4)通过霍尔传感器采集电机中进行发电状态的一套三相对称绕组电流ix、iy、iz，然后将其通过xyz/dq变换器得到d‑q坐标系下实际电流值id2和iq2，将位置检测器采集到的位置信号θ送入电流调节器，通过电压检测器采集变换器端上的直流电压Udc2；(5)将给定的电压Udc2*与反馈的实际电压Udc2送入电压调节器进行处理，得到能使电压稳定控制的给定电流iq2*，将给定的d‑q轴电流iq2*以及id2*＝0送入电流调节器，同时将上一次反馈回来的电流id2和iq2一同送入电流调节器得到给定的d‑q轴电压Ud2*和Uq2*，然后经电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)得到x、y、z三个桥臂的功率管开通、关断的脉宽调制信号送入变换器中处理，从而使电机跟随给定信号给供电对象稳定正常发电。