[发明专利]一种基于直接特征控制的新型双馈感应电机控制方法

摘要

一种基于直接特征控制的双馈感应电机控制技术，包括以下环节：1.在静止坐标系下双馈感应电机的定子α轴，β轴的电压方程；2.由步骤1列出的电压方程，将定子α轴，β轴的电流和转子α轴，β轴的磁链作为状态变量，列出对应的状态方程观测器；3.由步骤2设计滑模变结构观测器，观测出当前状态的定子α轴，β轴的电流和转子α轴，β轴的磁链；4.根据步骤2的状态方程离散化处理后，得到预测控制方程，即预测出下一时刻的定子α轴，β轴的电流和转子α轴，β轴的磁链；5.将预测的定子α轴，β轴的电流与给定的转矩以及给定转子磁链算出的定子d轴，q轴电流一起经过特征方程解出定子α轴，β轴的电压，并将其送入SVPWM。本发明可应用于风力发电等领域。

主权项

1.一种基于直接特征控制的新型双馈感应电机控制方法，主要包括以下步骤：1)本控制方法由如下模块执行：电流传感器，位置传感器，电角速度计算模块，坐标变换模块，单位延时模块，预测控制模块，定子d轴，q轴电流分量id，iq的给定值计算模块，双馈感应电机，滑模变结构观测器模块，SVPWM即空间矢量脉宽调制模块，双馈感应电机特征控制模块，转速调节器ASR；位置传感器的输入端从双馈感应电机的输出端引出来，电角速度计算模块的输入端从位置传感器的输出端引出来，坐标变换模块是将双馈感应电机的三相定子电流isa，isb，isc变换成isα，isβ，滑模变结构观测器模块的输入端有5个，分别来自于坐标变换模块的两个输出isα，isβ，单位延时模块的两个输出usα(tn‑T)，usβ(tn‑T)，以及电角度计算模块的输出端ω，双馈感应电机预测控制模块的输入端有7个，分别来自于滑模变结构观测器模块的4个输出isα(tn‑T)，isβ(tn‑T)，ψrα(tn‑T)，ψrβ(tn‑T)，单位延时模块的两个输出usα(tn‑T)，usβ(tn‑T)，以及电角度计算模块的输出端ω，转速调节器ASR模块的输入有两个：给定转速ωc和转速反馈值ω，其输出为给定转矩Tec，定子d、q轴电流给定值计算模块的输入有三个，一个是给定转矩Tec，一个是给定转子磁链ψc，另一个是电角度计算模块的输出端ω，双馈感应电机特征控制模块的输入有5个，分别是定子d、q轴电流给定值计算模块的输出idc，iqc，双馈感应电机预测控制模块的输出isα(tn)，isβ(tn)，以及位置传感器的输出θ，SVPWM模块的两个输入来自双馈感应电机特征控制模块的两个输出usα(tn)，usβ(tn)，同时单位延时模块的输入端来自于双馈感应电机特征控制模块的两个输出usα(tn)，usβ(tn)；2)电流传感器将检测出的双馈感应电机中三相定子电流ia，ib，ic作为输入，送至坐标变换模块内，对三相电流进行三相/两相(3s/2s)坐标变换，输出是两相静止坐标系下的定子电流分量isα，isβ；3)双馈感应电机转子旋转的电角度θ输入至转速计算模块中，对电角度θ进行求导，得到转速反馈值ω；4)将坐标变换模块输出的在tn‑T时刻的定子电流分量isα，isβ，tn‑T时刻的定子电压分量usα，usβ，以及转速反馈值ω这五个变量作为输入，送至滑模变结构观测器模块中观测出tn‑T时刻的定子电流分量isα，isβ，转子磁链分量ψrα，ψrβ的值；5)将步骤(4)观测出tn‑T时刻的定子电流分量isα，isβ，转子磁链分量ψrα，ψrβ的值送入预测控制模块得到tn时刻的定子电流分量isα，isβ，转子磁链分量ψrα，ψrβ的值；6)将给定转速ωc与转速反馈值ω作差之后经过转速调节器ASR得到给定转矩Tec，将转速反馈值ω通过转速与磁链关系曲线后得到给定转子磁链ψc，将给定转矩Tec，给定转子磁链ψc以及转速反馈值ω送入定子d轴，q轴电流分量isd，isq的给定值计算模块，输出的是isd和isq的给定值，记为idc，iqc；7)将步骤(5)预测出tn时刻的定子电流分量isα，isβ，电角度θ，以及步骤(6)输出的定子d轴，q轴电流分量id，iq的给定值idc，iqc作为输入，送至双馈感应电机特征控制模块中，输出是tn时刻的定子电压分量usα，usβ；8)将步骤(7)tn时刻的定子电压分量usα，usβ分别经过单位延迟模块，即延时一个T周期，得到tn‑T时刻的定子电压分量usα，usβ，这就是步骤(4)所需要的tn‑T时刻的定子电压分量usα，usβ；9)将步骤(7)计算出的tn时刻的定子电压分量usα，usβ作为输入，送至SVPWM模块中，产生六路PWM信号，以此作为逆变器三个桥臂的IGBT的门极驱动信号，来产生三相交流电压驱动双馈感应电机工作。