CN112886899A - 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置 - Google Patents

一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112886899A
CN112886899A CN202110056840.XA CN202110056840A CN112886899A CN 112886899 A CN112886899 A CN 112886899A CN 202110056840 A CN202110056840 A CN 202110056840A CN 112886899 A CN112886899 A CN 112886899A
Authority
CN
China
Prior art keywords
permanent magnet
winding
magnet synchronous
phase permanent
synchronous motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110056840.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112886899B (zh
Inventor
廖武
黄守道
黄晟
刘钰
李梦迪
梁戈
冯聪琪
吴轩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University
Original Assignee
Hunan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University filed Critical Hunan University
Priority to CN202110056840.XA priority Critical patent/CN112886899B/zh
Publication of CN112886899A publication Critical patent/CN112886899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112886899B publication Critical patent/CN112886899B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置，包括针对现有多d‑q坐标变换和VSD矢量空间解耦变换的数学模型，存在各三相绕组单元之间耦合强、控制复杂、不能与三相永磁电机通用，可移植性差等问题，本发明将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。本发明无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制。

Description

一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置
技术领域
本发明涉及N*3相永磁同步电机控制技术，具体涉及一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置。
背景技术
N*3相永磁同步电机相对于三相永磁同步电机驱动***具有比较多的优点，比如：在供电电压受限制的场合，N*3相电机驱动***是解决低压大功率的有效途径；由于电机相数增加，输出转矩脉动小，脉动频率增加，所以驱动***低速特性得到很大的改善，震动和噪音将减小；由于相数冗余，***整体可靠性提高。基于上述N*3相永磁同步电机大量的优点，在舰船电力推进、电动汽车驱动、航空航天、风力发电等大功率、高可靠性等场合广泛应用。随着电机相数的增多，集中控制架构会降低***的模块化程度和***配置的灵活性，采用以每个三相绕组单元为单位的分布式控制架构，可以使每个定子三相绕组由相应的控制器进行控制，不仅可以在一定程度上避免这些问题，还会使***的可维护性、可靠性得到提升。但目前研究的分布式控制需要各个子控制器通过高速网络实时交换数据，一旦高速网络***失效，也会导致***停止运行。因此，研究N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法显得极为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有多d-q坐标变换和VSD矢量空间解耦变换的数学模型，存在各三相绕组单元之间耦合强、控制复杂、不能与三相永磁电机通用，可移植性差等问题，提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置，本发明无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，包括：
1)将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；
2)采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
3)根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
可选地，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000021
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
可选地，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000022
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
可选地，步骤1)包括：
1.1)确定N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电压方程和磁链方程；
1.2)根据各个绕组单元间互感相等，结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程；
1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。
可选地，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的电压方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000023
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，t为时间。
可选地，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的磁链方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000031
上式中，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Lmd(i+1)toi和Lmq(i+1)toi分别为第i+1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，Lmd(i-1)toi和Lmq(i-1)toi分别为第i-1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，id(i+1)和iq(i+1)分别为第i+1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，id(i-1)和iq(i-1)分别为第i-1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψf为永磁体磁链。
可选地，步骤1.2)中结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000032
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。其中：
Figure BDA0002900942340000033
两者分量占比较小，可以近似忽略。
可选地，步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法为最小二乘法，且三相永磁同步电机模型的电压方程最小二乘法的表达形式为：
Figure BDA0002900942340000034
上式中，ud和uq分别为定子电压的dq轴分量，Rs为三相永磁同步电机模型的电阻，id和iq分别为绕组电流的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链，Ld和Lq分别为三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量，p为微分算子；该电压方程最小二乘法的表达形式中，输入矩阵
Figure BDA0002900942340000041
为：
Figure BDA0002900942340000042
参数矩阵
Figure BDA0002900942340000043
为：
Figure BDA0002900942340000044
输出量矩阵y(k)为：
Figure BDA0002900942340000045
且在输入矩阵
Figure BDA0002900942340000046
中需要对pid、piq微分进行离散化处理：
Figure BDA0002900942340000047
上式中，id(k)和iq(k)为k时刻的绕组电流的dq轴分量，id(k-1)和iq(k-1)为k-1时刻的绕组电流的dq轴分量，Ts为采样时间。
此外，本发明还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括：
模型解耦程序单元，用于将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；
参数辨识程序单元，用于采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
独立控制程序单元，用于根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
此外，本发明还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的步骤。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：
1、针对现有多d-q坐标变换和VSD矢量空间解耦变换的数学模型，存在各三相绕组单元之间耦合强、控制复杂、不能与三相永磁电机通用，可移植性差等问题，本发明将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。本发明无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制。
2、本发明采用的是N*3相永磁同步电机分布式解耦控制，不同于多d-q坐标变换和矢量空间解耦变换的数学模型，变换后的电机模型不需要绕组之间交换电流进行控制，每个独立的电机三相绕组完全等同三相永磁同步电机进行控制，经过模型变换的N*3相永磁同步电机无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制，对于N*3相永磁同步电机的应用具有实用价值。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例方法中N*3相永磁同步电机的控制模块示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法包括：
1)将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；
2)采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
3)根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
本实施例中，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000051
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链，i＝1，2，...，n。
本实施例中，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000052
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元(i＝1，2，...，n，下同)的电压方程的函数表达式分别为：
Figure BDA0002900942340000061
Figure BDA0002900942340000062
…
Figure BDA0002900942340000063
上述n个等效独立的三相永磁同步电机模型中任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的函数表达式可等效为：
Figure BDA0002900942340000064
Figure BDA0002900942340000065
…
Figure BDA0002900942340000066
上式中，Rs1 *～Rsn *分别表示第1～n套绕组的定子电阻，Ld1 *～Ldn *表示分别表示第1～n套绕组的d轴电感，Lq1 *～Lqn *表示分别表示第1～n套绕组的q轴电感。
如图2所示，在得到根据三相永磁同步电机模型及电机参数的基础上，控制器1～控制器n分别控制对应的驱动器1～驱动器n来对N*3相永磁同步电机(N*3PMSM)中对应的绕组单元进行分布式控制，该控制方法为传统三相永磁电机的控制方法，闭环反馈量包括：绕组单元的三相电流iai，ibi，ici，N*3相永磁同步电机的电角速度ωe，绕组单元的相位θei，输出控制量为三相电压Vai，Vbi，Vci，i＝1，2，...，n。N*3相永磁同步电机的每个绕组单元都是独立控制，有独立的控制器和驱动器。
本实施例中，步骤1)包括：
1.1)确定N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电压方程和磁链方程；
1.2)根据各个绕组单元间互感相等，结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程；
1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。
本实施例中，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的电压方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000071
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，t为时间。
本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元的电压方程的函数表达式分别为：
Figure BDA0002900942340000072
Figure BDA0002900942340000073
…
Figure BDA0002900942340000074
其中，ωe为电机的电角速度，ud1、uq1、ud2、uq2...udn、uqn为各套绕组单元的定子电压，id1、iq1、id2、iq2...idn、iqn为各套绕组单元的定子电流，ψd1、ψq1、ψd2、ψq2...ψdn、ψqn为各套绕组单元的定子磁链。
本实施例中，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的磁链方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000081
上式中，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Lmd(i+1)toi和Lmq(i+1)toi分别为第i+1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，Lmd(i-1)toi和Lmq(i-1)toi分别为第i-1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，id(i+1)和iq(i+1)分别为第i+1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，id(i-1)和iq(i-1)分别为第i-1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψf为永磁体磁链。
本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第1～n个绕组单元的磁链方程的函数表达式分别为：
Figure BDA0002900942340000082
Figure BDA0002900942340000083
…
Figure BDA0002900942340000084
其中，Ld1、Lq1、Ld2、Lq2...Ldn、Lqn为各套绕组的dq轴电感，Lmd1to2、Lmq1to2、Lmd2to1、Lmq2to1、Lmd3to2、Lmq3to2...Lmdnto1、Lmqnto1、Lmdnto2、Lmqnto2、Lmd1ton、Lmq1ton、Lmd(n-1)ton、Lmq(n-1)ton为绕套绕组d轴和q轴之间的互感，ψf为永磁体磁链。需要说明的是，本实施例中N*3相永磁同步电机一共包含n个绕组单元，第i-1个绕组单元、第i个绕组单元、第i+1个绕组单元是指相邻的三个绕组单元，由于绕组单元为环形布置，因此在边界处当i＝1时，i-1为n，i+1为2；当i＝n时，i-1为n-1，i+1为1。
结合电压方程和磁链方程，且Lmd1to2＝Lmd2to1＝...＝Lmd1ton＝Lmdnto1＝Lmd，Lmq1to2＝Lmq2to1＝...＝Lmq1ton＝Lmqnto1＝Lmq，可得到本实施例步骤1.2)中结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程的函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000091
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。其中：
Figure BDA0002900942340000092
在此基础上，步骤1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。即：
在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000093
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链，i＝1，2，...，n。
在绕组电流按照任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure BDA0002900942340000094
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法可根据需要采用最小二乘法、模型参考自适应法、卡尔曼滤波算法、人工智能算法等，其得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数是指三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量Ld和Lq。
作为一种可选的实施方式，本实施例步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法为最小二乘法，且三相永磁同步电机模型的电压方程最小二乘法的表达形式为：
Figure BDA0002900942340000101
上式中，ud和uq分别为定子电压的dq轴分量，Rs为三相永磁同步电机模型的电阻，id和iq分别为绕组电流的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链，Ld和Lq分别为三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量，p为微分算子；该电压方程最小二乘法的表达形式中，输入矩阵
Figure BDA0002900942340000102
为：
Figure BDA0002900942340000103
参数矩阵
Figure BDA0002900942340000104
为：
Figure BDA0002900942340000105
输出量矩阵y(k)为：
Figure BDA0002900942340000106
且在输入矩阵
Figure BDA0002900942340000107
中需要对pid、piq微分进行离散化处理：
Figure BDA0002900942340000108
上式中，id(k)和iq(k)为k时刻的绕组电流的dq轴分量，id(k-1)和iq(k-1)为k-1时刻的绕组电流的dq轴分量，Ts为采样时间。
综上所述，针对现有多d-q坐标变换和VSD矢量空间解耦变换的数学模型，存在各三相绕组单元之间耦合强、控制复杂、不能与三相永磁电机通用，可移植性差等问题，本实施例方法通过模型等效变换的方法将N*3相永磁同步电机解耦成N个等效独立的三相永磁同步电机单元加以控制，再通过在线参数辨识电感参数的方法得到每个解耦后三相永磁同步电机单元的等效电机参数值，从而可完成对N*3相永磁同步电机的完全解耦控制。完全解耦后，可采用标准三相电机的控制方法，无需控制单元之间的实时数据通信，可沿用三相永磁电机控制算法，扩展性强，能够实现对每个三相绕组单元完全独立控制。
此外，本实施例还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括：
模型解耦程序单元，用于将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；
参数辨识程序单元，用于采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
独立控制程序单元，用于根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
此外，本实施例还提供一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的步骤。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，包括：
1)将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型，n为N*3相永磁同步电机三相绕组单元个数，对于N*3相永磁同步电机，有n＝N；
2)采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
3)根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
2.根据权利要求1所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流按照平均分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure FDA0002900942330000011
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，n为绕组单元数量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
3.根据权利要求1所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤1)得到的n个等效独立的三相永磁同步电机模型中，在绕组电流任意分配下，任意第i个等效独立的三相永磁同步电机模型的近似函数表达式为：
Figure FDA0002900942330000012
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，Lmd和Lmq分别为相邻两个绕组单元的互感的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链。
4.根据权利要求1所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤1)包括：
1.1)确定N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电压方程和磁链方程；
1.2)根据各个绕组单元间互感相等，结合电压方程和磁链方程得到各个绕组单元的绕组方程；
1.3)根据N*3相永磁同步电机各个绕组单元的电流分配情况，简化各个绕组单元的绕组方程，从而得到n个等效独立的三相永磁同步电机模型。
5.根据权利要求4所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的电压方程的函数表达式为：
Figure FDA0002900942330000021
上式中，udi和uqi分别为第i个绕组单元的定子电压的dq轴分量，Rsi为第i个绕组单元的电阻，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，t为时间。
6.根据权利要求4所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤1.1)中确定任意第i个绕组单元的磁链方程的函数表达式为：
Figure FDA0002900942330000022
上式中，ψdi和ψqi分别为第i个绕组单元的定子磁链的dq轴分量，Ldi和Lqi分别为第i个绕组单元的电感的dq轴分量，idi和iqi分别为第i个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，Lmd(i+1)toi和Lmq(i+1)toi分别为第i+1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，Lmd(i-1)toi和Lmq(i-1)toi分别为第i-1个绕组单元与第i个绕组单元的互感的dq轴分量，id(i+1)和iq(i+1)分别为第i+1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，id(i-1)和iq(i-1)分别为第i-1个绕组单元的绕组电流的dq轴分量，ψf为永磁体磁链。
7.根据权利要求1所述的N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法，其特征在于，步骤2)中采用的电机在线参数辨识方法为最小二乘法，且三相永磁同步电机模型的电压方程最小二乘法的表达形式为：
Figure FDA0002900942330000023
上式中，ud和uq分别为定子电压的dq轴分量，Rs为三相永磁同步电机模型的电阻，id和iq分别为绕组电流的dq轴分量，ωe为N*3相永磁同步电机的电角速度，ψf为永磁体磁链，Ld和Lq分别为三相永磁同步电机模型的电感的dq轴分量，p为微分算子；该电压方程最小二乘法的表达形式中，输入矩阵
Figure FDA0002900942330000024
为：
Figure FDA0002900942330000031
参数矩阵
Figure FDA0002900942330000032
为：
Figure FDA0002900942330000033
输出量矩阵y(k)为：
Figure FDA0002900942330000034
且在输入矩阵
Figure FDA0002900942330000035
中需要对pid、piq微分进行离散化处理：
Figure FDA0002900942330000036
上式中，id(k)和iq(k)为k时刻的绕组电流的dq轴分量，id(k-1)和iq(k-1)为k-1时刻的绕组电流的dq轴分量，Ts为采样时间。
8.一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，其特征在于，包括：
模型解耦程序单元，用于将N*3相永磁同步电机等效变换解耦为n个等效独立的三相永磁同步电机模型；
参数辨识程序单元，用于采用电机在线参数辨识方法得到每个三相永磁同步电机模型的电机参数；
独立控制程序单元，用于根据三相永磁同步电机模型及电机参数对N*3相永磁同步电机的绕组单元自控制。
9.一种N*3相永磁同步电机绕组单元自控制装置，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述N*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法的计算机程序。
CN202110056840.XA 2021-01-15 2021-01-15 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置 Active CN112886899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110056840.XA CN112886899B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110056840.XA CN112886899B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112886899A true CN112886899A (zh) 2021-06-01
CN112886899B CN112886899B (zh) 2022-08-02

Family

ID=76048297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110056840.XA Active CN112886899B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112886899B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0444518A2 (de) * 1990-03-01 1991-09-04 Loher Aktiengesellschaft Regelsystem für eine pulswechselrichtergesteuerte Drehfeldmaschine
JP2005328637A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 並列多重インバータ装置
CN101588118A (zh) * 2008-05-20 2009-11-25 上海海事大学 双三相永磁同步电动机的建模方法
CN101604954A (zh) * 2009-07-13 2009-12-16 山西合创电力科技有限公司 双馈风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法
CN105680756A (zh) * 2016-03-17 2016-06-15 清华大学 一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置
JP2018137969A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 有限会社シー・アンド・エス国際研究所 二重三相巻線永久磁石同期形電動機の駆動システム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0444518A2 (de) * 1990-03-01 1991-09-04 Loher Aktiengesellschaft Regelsystem für eine pulswechselrichtergesteuerte Drehfeldmaschine
JP2005328637A (ja) * 2004-05-14 2005-11-24 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 並列多重インバータ装置
CN101588118A (zh) * 2008-05-20 2009-11-25 上海海事大学 双三相永磁同步电动机的建模方法
CN101604954A (zh) * 2009-07-13 2009-12-16 山西合创电力科技有限公司 双馈风力发电机矢量及直接转矩控制综合方法
CN105680756A (zh) * 2016-03-17 2016-06-15 清华大学 一种用于双三相异步电机的控制方法以及装置
JP2018137969A (ja) * 2017-02-21 2018-08-30 有限会社シー・アンド・エス国際研究所 二重三相巻線永久磁石同期形電動機の駆動システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王铭: "双三相永磁同步电机直接转矩控制的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112886899B (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109194219B (zh) 一种基于无模型非奇异终端滑模控制永磁同步电机的方法及***
CN103036500A (zh) 一种交流异步电动机无速度传感器的矢量控制方法
CN105490602B (zh) 电机的控制方法、装置及伺服驱动器
CN110112975B (zh) 一种电机参数在线辨识方法及***
CN111342728A (zh) 基于变步长nlms算法的永磁同步电机参数辨识方法
CN110138293A (zh) 一种基于双馈风电***的bp神经网络优化混沌控制方法
US20060043923A1 (en) Performance enhancement for motor field oriented control system
CN102983807B (zh) 异步电机转子时间常数在线识别***及方法
CN112886899B (zh) 一种n*3相永磁同步电机绕组单元自控制方法与装置
CN111313773A (zh) 一种基于变步长lms算法的永磁同步电机参数辨识方法
CN110492814A (zh) 粒子群算法优化滑膜变结构永磁同步电机控制参数的方法
CN104639002A (zh) 同步电机的控制方法、装置及***
CN111181460B (zh) 单定子双转子盘式对转永磁同步电机的动态电流预测控制方法、***及介质
Mukti et al. Field oriented control design of inset rotor PMSM drive
CN111162714A (zh) 考虑参数失配的多相储能永磁电机鲁棒预测转矩控制方法、***及介质
Nguyen The neural network-combined optimal control system of induction motor
US11716047B2 (en) System and method for trajectory shaping for feasible motion commands
CN106256081A (zh) 生成可变输出电压的方法和其***
CN113131829B (zh) 五相感应电机谐波损耗抑制效率优化控制方法及控制***
CN108683370A (zh) 一种基于自适应滑模观测器的无刷直流电机转矩控制方法
CN106464170B (zh) 用于转子磁通取向设备控制的四象限电压限制器
CN114244216A (zh) 一种永磁同步电机参数辨识方法、装置及***
Mehrotra et al. Speed estimation of induction motor using artificial neural networks
CN113472249A (zh) 一种表贴式交流永磁同步电机严重饱和下的电流控制方法
Kuang et al. Optimal Efficiency Control of Asymmetrical Fifteen Phase PMSM Based on Fuzzy Logic Control Theory

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant