南京信息工程大学蔡骏获国家专利权
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龙图腾网获悉南京信息工程大学申请的专利一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116054666B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310021881.4,技术领域涉及:H02P21/22;该发明授权一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法是由蔡骏;窦晓岚;顾宇涵;严颖;陈亮设计研发完成,并于2023-01-06向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,包括:测量定子的电流、转子的转速以及转子的位置,判断合成磁链所分布的扇区,结合磁链滞环信号选出遍历的2个控制矢量;通过电机模型、状态方程以及各采样参数,分别对采用2个控制矢量后的电流进行预测计算。将预测出的电流带入评价函数中比较采用2个矢量后哪一个更接近给定的预测电流,将该矢量对应的开关状态输入功率变换器中对开关磁阻电机进行控制。本发明将磁链滞环与合成磁链判断扇区相结合选择遍历开关状态,将27种开关状态减少为2种,从而大大减轻的系统计算压力,本方法在开关磁阻电机的高精度伺服驱动领域具有重要的应用价值。
本发明授权一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法在权利要求书中公布了:1.一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,执行以下步骤S1-步骤S11,完成对开关磁阻电机的控制: 步骤S1:采集开关磁阻电机在k时刻的数据,包括定子电压、电流、转子的转速以及转子的位置角度; 步骤S2:基于所采集的开关磁阻电机在k时刻的数据,建立磁链模型,获得k时刻的三相磁链值; 步骤S3:参照直接转矩控制扇区判断方法,通过k时刻的三相磁链值做磁链变换,判断其所处扇区,根据直接转矩控制的矢量选择方式,每个扇区有4个待选矢量,分别为使转矩增加磁链增加的矢量、使转矩增加磁链减小的矢量、使转矩减小磁链增加的矢量以及使转矩减小磁链减小的矢量; 步骤S4:将步骤S3所获得的扇区的4个待选矢量分为两类,一类是令磁链增加的矢量,有2个待选矢量;另一类是令磁链减小的矢量,有2个待选矢量;通过磁链滞环信号,判断出磁链需要增加或减少,选出对应的2个待选矢量,将待选矢量所对应的2个电压矢量作为需要遍历的矢量; 步骤S5:将通过PI控制得到的目标转矩值Te,ref通过转矩分配函数,得到k+1时刻的每一相的参考转矩值Trefk+1; 所述的转矩分配函数如下式: 其中为转子位置角度,θon为开通角,θoff为关断角,θov为重叠角,tr=2πNr,对于128相开关磁阻电机,tr=π4; 步骤S6:通过有限元仿真获得转矩与定子电流、转子的位置角度的对应关系,将其绘制为转矩-电流-角度表Tiθ,通过定子电流与转子的位置角度的值查表得到转矩的值;根据k+1时刻的每一相的参考转矩值Trefk+1、k+1时刻的每一相角度θk+1,并且通过对转矩-电流-角度表Tiθ使用反查表算法所获得的电流-转矩-角度表iTθ,得到k+1时刻的每一相的参考电流值irefk+1; 步骤S7:构建预测模型,用于预测采用某个电压矢量后所对应的k+1时刻的预测电流,将步骤S4选出的2个电压矢量输入预测模型,获得2个电压矢量分别对应的k+1时刻的预测电流值iprek+1; 步骤S7的具体方法如下: 开关磁阻电机的相电压方程表示为: 其中v为相绕组两端电压,i为该相定子绕组电流,R为相绕组电阻,为相磁链; 同时磁链是与定子电流和转子位置角度相关的函数,将上式的磁链进行偏导得到如下方程,表示为: 采用一阶前向差分对上式中的didt进行近似离散,表示为: 其中ik+1为k+1时刻的定子电流; k+1时刻的预测电流如下式: 其中,,vk表示为: 其中Vdc为母线电压,u为开关状态,u在1,0,-1中选取; 步骤S8:将步骤S7所获得的k+1时刻的预测电流值iprek+1分别与步骤S6所获得的k+1时刻的每一相的参考电流值irefk+1进行比较; 步骤S9:针对k+1时刻的预测电流值iprek+1和k+1时刻的每一相的参考电流值irefk+1,构建评价函数,选择使评价函数数值最小的预测电流值; 步骤S10:将选定的预测电流值所对应的开关状态,即最优开关状态对应的开关信号发送到三相不对称桥式变换器中; 步骤S11:三相不对称桥式变换器根据所接收的开关信号,对开关磁阻电机进行控制。
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