一種永磁電機(jī)的智能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)的領(lǐng)域，尤其是涉及一種永磁電機(jī)的智能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)、電力傳動(dòng)技術(shù)的日益發(fā)展，電機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)已得到了廣泛的 應(yīng)用。與電勵(lì)磁電機(jī)相比，永磁電機(jī)，特別是稀土永磁電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠；體積 小，質(zhì)量輕；損耗小，效率高；電機(jī)的形狀和尺寸可以靈活多樣等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用范圍 極為廣泛，幾乎遍及航空航天、國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。但近幾年，隨著新 能源、永磁電機(jī)以及科技的不斷發(fā)展，很多永磁電機(jī)控制場(chǎng)合對(duì)其動(dòng)態(tài)性能、環(huán)境適應(yīng)力、 可靠性以及智能化上提出了較高的要求。
[0003] 目前永磁電機(jī)控制方法仍存在一些不足或待改進(jìn)之處：其可靠性不夠高，當(dāng)系統(tǒng) 出現(xiàn)繞組開(kāi)路故障時(shí)無(wú)法很好地進(jìn)行檢測(cè)與診斷，不能實(shí)現(xiàn)高容錯(cuò)運(yùn)行特性；此外，需采用 傳統(tǒng)的位置檢測(cè)器，不僅增加了系統(tǒng)成本，而且系統(tǒng)抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)能力也不夠高； 同時(shí)采用傳統(tǒng)的速度PI控制器，系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力不夠好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，提供一種永磁電機(jī)的智能控制 方法，使其簡(jiǎn)單易行，能夠使具有智能化、高可靠性、低成本、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，使之適 用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能、環(huán)境適應(yīng)力以及可靠性要求較高的電驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種永磁電機(jī)的智能控制方法，該方法步驟如 下：
[0006] (1)通過(guò)霍爾傳感器采集永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩套繞組（繞組a、b、c和繞組x、y、z)中 各自的電流ia、ib、i。和ix、iy、iz，然后將其分別通過(guò)abc/dq變換器得到d-q坐標(biāo)系下各自 實(shí)際電流值idl、iqJPid2、iq2;
[0007] (2)將采集的電流ia、ib、UPix、iy、iz，以及經(jīng)過(guò)Park反變換得到電壓Ua八Uf^ 和Ua/、Ufi/,分別通過(guò)位置觀測(cè)器1和位置觀測(cè)器2得到永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)信 號(hào)0JP0 2，以及速度信號(hào)轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度
[0008] (3)給逆變器1和逆變器2分別供給直流母線電壓VDei和VDe2，將給定轉(zhuǎn)速《 /和 反饋的速度《 & ? 分別送入滑?？刂破?和滑?？刂破?進(jìn)行處理，分別得到具有抗擾動(dòng) 能力和自適應(yīng)能力強(qiáng)的電流i/和i/，再將給定的d-q軸電流i/、i/以及i/、id/分別 送入預(yù)測(cè)控制器1和預(yù)測(cè)控制器2,其中i/= 0、id/= 0,同時(shí)將上一次輸出的d_q軸電壓 Udl*(k-l)、Uql*(k_l)和1^〇^-1)、1^〇^-1)以及上一次反饋回來(lái)的電流idl(k_l)、iql(k_l) 和id2(k_l)、iq2(k_l)分別一同送入預(yù)測(cè)控制器1和預(yù)測(cè)控制器2,得到預(yù)測(cè)出的d_q軸電 壓U/ (k)、U/ (k)和Ud/ (k)、U/ (k)，其預(yù)測(cè)表達(dá)式為：
[0009] Udl*(k) =A1Idl (k-1)+A2idl*(k)+A3Iql (k-1)+A4Udl*(k-1)
[0010] Uql* (k) =B1Iql (k-l)+B2iql*(k)+B3idl(k_l)+B4Uql* (k-1)
[0011] Ud2* (k) =C1id2 (k-1) +C2id2* (k) +C3iq2 (k-1) +C4Ud2* (k-1)
[0012] Uq2*(k) =DiidD+Dd/GO+Dd^k-D+DW/Gc-l)
[0013] 其中，k為第k個(gè)控制周期，k-1表示第k-1個(gè)周期，即上一個(gè)周期，U/(k)、U/(k) 和1^/(1〇、Uq/(k)分別為預(yù)測(cè)出的第k個(gè)控制周期的d-q軸電壓，i/(k)、i/(k)和id/(k)、 iq2*(k)分別為第k個(gè)控制周期內(nèi)給定的d-q軸電流，八1為為、八4為1]/(1〇的調(diào)節(jié)參數(shù)，81、 B2、B3、B4SU/(k)的調(diào)節(jié)參數(shù)，Q、C2、C3、(：4為Ud/(k)的調(diào)節(jié)參數(shù)，D2、D3、04為Uq/(k) 的調(diào)節(jié)參數(shù)，根據(jù)電機(jī)自身不同的特性決定；
[0014](4)將預(yù)測(cè)控制器1和預(yù)測(cè)控制器2得到的預(yù)測(cè)出的d-q軸電壓U/(k)、U/(k) 和Ud/(k)、U/(k)分別經(jīng)過(guò)Park反變換得到電壓Ual'Uf^和Ua2'Ufi2'再送入電壓空間 矢量脈寬調(diào)制（SVPffM)中得到各自功率管開(kāi)通、關(guān)斷的脈寬調(diào)制信號(hào)，再分別通過(guò)逆變器1 和逆變器2輸出電機(jī)的各相電流來(lái)控制電機(jī)跟隨給定信號(hào)智能運(yùn)行；
[0015] (5)通過(guò)故障診斷器與余度通信功能，對(duì)控制系統(tǒng)是否存在開(kāi)路故障進(jìn)行診斷與 處理，根據(jù)開(kāi)路故障診斷方法，如果診斷出發(fā)生開(kāi)路故障，則切除故障態(tài)的一套繞組（繞組 a、b、c或繞組x、y、z)，同時(shí)通過(guò)余度通信功能向正常的一套繞組發(fā)送故障信號(hào)，增加正常 的一套繞組的輸出功率，使其由故障前輸出的50%功率變?yōu)楣收虾筝敵?00%的功率，其 中所述的開(kāi)路故障診斷方法的具體步驟為：
[0016] (5. 1)將采集到的電流ia、ib、i。、ix、iy、iz分別代入各相電流診斷方程處理得到各 相的電流診斷值，其各相電流診斷方程為：
[0018] 其中，/f#D% /廣s_e、Zfpmse、/，_、、/f分別為各相電流對(duì)應(yīng)的電 流診斷值，f為電機(jī)的運(yùn)行頻率；
[0019] (5. 2)將處理得到的各相電流診斷值，代入開(kāi)路故障診斷方程處理得到各相繞組 是否出現(xiàn)開(kāi)路的表示值，其開(kāi)路故障診斷方程為：
[0021] 其中，&為各相繞組是否出現(xiàn)開(kāi)路的表示值，g=a，b，c，x，y，z;其值為0表示出 現(xiàn)開(kāi)路，為1表示正常；
[0022] (5. 3)根據(jù)處理得到的各相繞組是否出現(xiàn)開(kāi)路的表示值，代入開(kāi)路故障處理方程 得到開(kāi)路故障態(tài)時(shí)應(yīng)切除哪一套繞組的表示值，其開(kāi)路故障處理方程為：
[0025] 其中，S1為是否應(yīng)切除繞組a、b、c這一套繞組的表示值，S2為是否應(yīng)切除繞組x、 y、z這一套繞組的表示值，其值為0表示應(yīng)該切除，為1表示不切除。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)勢(shì)在于：
[0027] 本發(fā)明提供了一種永磁電機(jī)的智能控制方法，其采用電機(jī)的兩套繞組分別通過(guò)滑 ?？刂破?、預(yù)測(cè)控制器、逆變器進(jìn)行電動(dòng)狀態(tài)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行，采用位置觀測(cè)器，無(wú)需傳統(tǒng)的 位置檢測(cè)器，降低了系統(tǒng)成本和增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)能力，在速度調(diào)節(jié)中 采用了滑?？刂破鱽?lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的速度PI控制器，增加了系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力，最后還增加了 余度通信、故障診斷器，能分別對(duì)控制系統(tǒng)是否存在繞組開(kāi)路故障進(jìn)行診斷與處理。本發(fā)明 簡(jiǎn)單易行，具有智能化、高可靠性、低成本、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于對(duì)動(dòng)態(tài)性能、環(huán)境 適應(yīng)力以及可靠性要求較高的電驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為一種永磁電機(jī)的智能控制方法原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更 好地理解本發(fā)明。
[0030] 如圖1所示，是本發(fā)明所述的一種永磁電機(jī)的智能控制方法的【具體實(shí)施方式】，其 具體實(shí)施步驟為：
[0031] (1)通過(guò)霍爾傳感器采集永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩套繞組（繞組a、b、c和繞組x、y、z)中 各自的電流ia、ib、i。和ix、iy、iz，然后將其分別通過(guò)abc/dq變換器得到d-q坐標(biāo)系下各自 實(shí)際電流值idl、iqJPid2、iq2;
[0032] (2)將采集的電流ia、ib、UPix、iy、iz，以及經(jīng)過(guò)Park反變換得到電壓Ua八Uf^ 和Ua/、Ufi/,分別通過(guò)位置觀測(cè)器1和位置觀測(cè)器2得到永磁驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置估計(jì)信 號(hào)0JP0 2，以及速度信號(hào)轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度
[0033] (3)給逆變器1和逆變器2分別供給直流母線電壓UPVDC2，將給定轉(zhuǎn)速《 /和 反饋的速度《 & ? 分別送入滑?？刂破?和滑?？刂破?進(jìn)行處理，分別得到具有抗擾動(dòng) 能力和自適應(yīng)能力強(qiáng)的電流i/和i/，再將給定的d_q軸電流i/、i/以及i/、id/分別 送入預(yù)測(cè)控制器1和預(yù)測(cè)控制器2,其中i/= 0、id/= 0,同時(shí)將上一次輸出的d_q軸電壓 Udl*(k-l)、Uql*(k_l)和1^〇^-1)、1^〇^-1)以及上一次反饋回來(lái)的電流idl(k_l)、iql(k_l) 和id2(k_l)、iq2(k_l)分別一同送入預(yù)測(cè)控制器1和預(yù)測(cè)控制器2,得到預(yù)測(cè)出的d_q軸電 壓U/ (k)、U/ (k)和Ud/ (k)、U