没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于转子电流模型参考自适应的双馈电机无位置传感器预测功率控制.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 119 浏览量
2022-12-15
14:24:28
上传
评论
收藏 969KB DOCX 举报
温馨提示
试读
16页
基于转子电流模型参考自适应的双馈电机无位置传感器预测功率控制.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
1 引言
随 着 硬 件 处 理 器 的 飞 速 发 展 , 模 型 预 测 控 制 (Model predictive control,
MPC)
[1]
以其原理简单、多变量控制和易于处理非线性约束等优点,吸引了众多
电力电子领域学者进行深层次的研究。相比于其他高性能控制策略,如矢量控
制(Vector control, VC)和直接功率控制(Direct power control, DPC)
[2,3]
,MPC 作
为一种新兴的控制策略具有很多优点。与 VC 相比,MPC 无需使用电流环调节
器及相应的参数整定,可以直接根据所选电压矢量产生驱动脉冲而无需脉宽调
制策略,容易处理多变量和非线性约束,具有结构简单、动态响应快、无需参数
整定等优点。与 DPC 相比,由于 MPC 采用了最小化误差求解策略,在矢量选择
方面可以更加精确、有效,具有稳态性能好、控制简单灵活等优点。此外,MPC
可以适用于各种类型的电机,在电机数学模型被正确建立的基础上,与控制器的
设计相结合,就可以应用于各种交流电机电气传动系统中。
早期的双馈电机无位置控制方法主要基于开环无位置传感器方法,转子位
置直接通过比较采样得到的转子电流和估计出的转子电流得到
[4]
。由于这种方
法是开环估计,所以没有考虑反馈的误差,也没有办法确定估计的误差是否在减
小,导致其不适用于实际应用场合。后来,有一些基于闭环误差反馈校正的角度/
转速估计方法被应用于双馈电机控制系统中,并取得了比较好的控制效果。首
先,基于模型 参 考自适应 系统(Model reference adaptive system, MRAS)的方
法
[5,6,7]
被提出。这种方法通过对参考模型和适应模型的比较得到转速和转子角
度信息,结果比较准确。此外,有基于锁相环(Phase locked loop, PLL)的无位置
传感器方法
[8,9,10]
被应用于双馈电机中。这种基于 PLL 的位置估计方法与基于
MRAS 的位置估计器方法类似,其中基于 PLL 的位置估计方法调节估计矢量和
参考矢量之间的相位为零。
对于基于双馈电机的风力发电控制系统,如果电机参数出现变化,控制算法
的 性 能 将 较 大 程 度 地 变 差 。 无 差 拍 预 测 控 制 (Deadbeat predictive control,
DBPC)作为一种原理清晰简洁的预测控制,依靠系统精准的数学模型,根据当前
时刻采样值,直接计算得到所需控制量
[11,12]
。文献[13]中提出一种双馈电机无位
置传感器并网运行的直接功率控制方法。通过分析作用矢量和对定子侧功率的
作用效果之间的关系,估计出转子磁链矢量所在扇区,综合考虑转子磁链矢量所
在的扇区位置和上一时刻作用的转子电压矢量得到的定子侧功率变化效果,直
接选出当前时刻需要作用的转子电压矢量。这种方法可以在无位置传感器状态
下稳定运行。另有一种速度自适应降阶观测器
[14]
被应用于双馈电机的速度估计
中。这种方法与双馈电机矢量控制相结合,运行效果良好,可以较为准确地估计
出转子位置信息和角度信息,但是由于矢量控制不仅需要调节一些参数,比如比
例积分(Proportional-integral, PI)参数,还需要在三种不同坐标系之间切换以及
使用锁相环,因此所包含的复杂解耦过程和坐标变换会造成比较大的计算量,导
致动态响应速度比较慢。
基于无差拍预测控制的思想,本文通过推导双馈电机定子侧复功率微分式,
得到转子侧电压的参考值,利用空间矢量调制(Space vector modulation, SVM)
获得开关信号并作用于两电平逆变器,避免了传统矢量控制中复杂的 PI 系数整
定过程,减少了计算量,提升了动态响应速度。将转子电流的估计值与实际值的
比较值经过 PI 控制器,准确获得转子位置信息,实现了无位置传感器控制。试验
结果证明了该方法在不同工况下运行的有效性。
2 双馈电机数学模型
双馈电机的各变量在转子坐标系下用复矢量表示的数学模型如下所示
⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪us=Rsis+dψsdt+jωrψsur=Rrir+dψrdtψs=Lsis+Lmirψr
=Lrir+Lmis{us=Rsis+dψsdt+jωrψsur=Rrir+dψrdtψs=Lsis+Lmirψr=Lrir+Lmis
(1)
式中,usus、urur、isis、irir、ψsψs、ψrψr 分别表示为定子电压、转子电压、
定子电流、转子电流、定子磁链和转子磁链;RsRs、RrRr、LsLs、LrLr 和 LmLm
分别表示为定子电阻、转子电阻、定子电感、转子电感和互感;ωrωr 为转子电
角速度。
根据瞬时功率定义,以静止坐标系下的定转子变量表示功率为例,定转子功
率可以分别表示为
⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪Ps=32Re(i∗s⋅us)Qs=32Im(i∗s⋅us)Pr=32Re(i∗r⋅ur)Q
r=32Im(i∗r⋅ur){Ps=32Re(is∗⋅us)Qs=32Im(is∗⋅us)Pr=32Re(ir∗⋅ur)Qr=32Im(ir∗⋅ur)
(2)
式中,上标*表示取共轭。PsPs、QsQs、PrPr、QrQr 分别表示定子侧有功功
率、定子侧无功功率、转子侧有功功率和转子侧无功功率。ReRe 和 ImIm 分别
表示取实部和虚部。
3 无差拍预测功率控制
基于模型参考自适应系统(MRAS)位置观测器的无差拍预测控制整体控制
框图如图 1 所示。整个控制系统包括 MRAS 位置估计部分和转子电压参考值
计算两个部分,最终得到的转子电压参考值则利用空间矢量调制(SVM)方法进
行合成。
图 1
图 1 基于 MRAS 位置估计器的无差拍预测控制框图
根据双馈电机数学模型式(1),定子电流和转子电流可以用定子磁链和转子
磁链表示出来,其公式如下
{is=λ(Lrψs−Lmψr)ir=λ(Lsψr−Lmψs){is=λ(Lrψs−Lmψr)ir=λ(Lsψr−Lmψs)
(3)
式中,λ=1/(L
s
L
r
–L2mLm2)。
剩余15页未读,继续阅读
资源评论
罗伯特之技术屋
- 粉丝: 3747
- 资源: 1万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功