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龍圖騰網(wǎng)獲悉浙江大學(xué)申請(qǐng)的專(zhuān)利一種五相電機(jī)的控制器及控制方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN118214330B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-09發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202410347683.1，技術(shù)領(lǐng)域涉及：H02P21/22；該發(fā)明授權(quán)一種五相電機(jī)的控制器及控制方法是由歐陽(yáng)小平;陳心靈;凌振飛;李潼;劉浩;周鳳岐設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2024-03-25向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本一種五相電機(jī)的控制器及控制方法在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本發(fā)明公開(kāi)了一種五相電機(jī)的控制器及控制方法，包括功率電路、控制電路和隔離電路，功率電路包括五相逆變電路和中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路，控制電路包括主控電路、角度傳感器和電流傳感器，主控電路的信號(hào)輸出端通過(guò)隔離電路連接五相逆變電路的控制信號(hào)輸入端和中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路的控制信號(hào)輸入端，主控電路的信號(hào)輸入端連接五相電機(jī)的角度傳感器，五相逆變電路的各相電流傳感器連接主控電路的信號(hào)輸入端。本發(fā)明減小此類(lèi)低電感五相電機(jī)在健康和故障工況中的電流及轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，具有低成本、控制精度高、容錯(cuò)能力高等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明授權(quán)一種五相電機(jī)的控制器及控制方法在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種五相電機(jī)的控制方法，用于五相電機(jī)的控制器，其特征在于： 五相電機(jī)的控制器包括功率電路、控制電路和隔離電路，所述功率電路包括五相逆變電路1和中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路2，所述控制電路包括主控電路3、角度傳感器4和電流傳感器5，所述主控電路3的信號(hào)輸出端通過(guò)隔離電路連接五相逆變電路1的控制信號(hào)輸入端和中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路2的控制信號(hào)輸入端，主控電路3的信號(hào)輸入端連接五相電機(jī)8的角度傳感器4，所述五相逆變電路1的各相電流傳感器5連接主控電路3的信號(hào)輸入端，五相電機(jī)8的中性點(diǎn)N連接中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路2； 五相電機(jī)的控制方法包括以下過(guò)程： 采集傳感信號(hào)：電流傳感器5采集A相電流信號(hào)CURRENTA、B相電流信號(hào)CURRENTB、C相電流信號(hào)CURRENTC、D相電流信號(hào)CURRENTD、E相電流信號(hào)CURRENTE、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)θ，根據(jù)所述轉(zhuǎn)子位置信號(hào)微分計(jì)算實(shí)際速度ωr； 設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速 通過(guò)五相電機(jī)8的工作狀態(tài)判斷是否發(fā)生故障，如果發(fā)生故障，計(jì)算故障時(shí)的最高轉(zhuǎn)速，如果沒(méi)有發(fā)生故障，計(jì)算正常時(shí)的最高轉(zhuǎn)速； 比較當(dāng)前狀態(tài)的最高轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速，如果目標(biāo)轉(zhuǎn)速超過(guò)最高轉(zhuǎn)速，將目標(biāo)轉(zhuǎn)速設(shè)定為最高轉(zhuǎn)速，并根據(jù)實(shí)際速度與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的誤差調(diào)整目標(biāo)電流；如果目標(biāo)轉(zhuǎn)速不超過(guò)最高轉(zhuǎn)速，根據(jù)實(shí)際速度與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的誤差調(diào)整目標(biāo)電流； 設(shè)計(jì)PI控制器作為速度控制器，得到q軸目標(biāo)電流值設(shè)定d軸目標(biāo)電流值為0； 設(shè)計(jì)模型預(yù)測(cè)電流控制方法，計(jì)算中性點(diǎn)三電平可調(diào)制電路2的占空比； 根據(jù)最優(yōu)電壓矢量計(jì)算基礎(chǔ)電壓矢量的作用時(shí)間，從而計(jì)算得到功率開(kāi)關(guān)器件S1-S10的狀態(tài)和作用時(shí)間，最后由主控電路3輸出PWM控制功率開(kāi)關(guān)器件S1-S14； 如果關(guān)停電機(jī)，則關(guān)閉輸出通道，如果不關(guān)停電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，則重新采集傳感信號(hào)進(jìn)入循環(huán)； 模型預(yù)測(cè)電流控制方法包括： 通過(guò)坐標(biāo)變換，將五相電流變換到交直軸坐標(biāo)系，包括d軸電流實(shí)際值id和q軸電流實(shí)際值iq； 根據(jù)五相電機(jī)8的工作狀態(tài)判斷是否發(fā)生故障，分別建立正常時(shí)的虛擬電壓矢量與故障時(shí)的虛擬電壓矢量，構(gòu)建模型預(yù)測(cè)電流控制的控制集； 建立五相電機(jī)8的離散化電流預(yù)測(cè)模型，如下： 其中，k為當(dāng)前計(jì)算周期，idk是k周期的d軸電流值，iqk是k周期的q軸電流值，idk+1是k+1周期的d軸預(yù)測(cè)電流值，iqk+1是k+1周期的q軸預(yù)測(cè)電流值，udk是k周期的d軸電壓值，uqk是k周期的q軸電壓值，Ts是控制周期，Rs是電機(jī)繞組阻值，Ld是電機(jī)d軸電感，Lq是電機(jī)q軸電感，ψm是電機(jī)永磁體磁鏈，ωr是當(dāng)前實(shí)際速度； 建立考慮占空比優(yōu)化的預(yù)測(cè)電流模型如下： 其中， idk+2是k+2周期的d軸預(yù)測(cè)電流值，iqk+2是k+2周期的q軸預(yù)測(cè)電流值，ri是控制集內(nèi)第i矢量的占空比，udi是控制集內(nèi)第i矢量對(duì)應(yīng)的d軸電壓值，uqi是控制集內(nèi)第i矢量對(duì)應(yīng)的q軸電壓值； 根據(jù)d軸和q軸電流誤差構(gòu)建代價(jià)函數(shù)gi； 其中，idk+2是k+2周期的d軸預(yù)測(cè)電流值，iqk+2是k+2周期的q軸預(yù)測(cè)電流值，λ是權(quán)重系數(shù)；是q軸目標(biāo)電流值，是d軸目標(biāo)電流值； 通過(guò)優(yōu)化代價(jià)函數(shù)計(jì)算得到最優(yōu)電壓矢量及其占空比； 其中，vvi是控制集內(nèi)的電壓矢量，vvp是計(jì)算得到的最優(yōu)電壓矢量，表示遍歷電壓矢量vvi計(jì)算gi，并計(jì)算使得gi最小的矢量；表示gi對(duì)ri的偏導(dǎo)數(shù)； 自適應(yīng)調(diào)整最優(yōu)電壓與占空比，根據(jù)小虛擬電壓矢量與大虛擬電壓矢量的幅值比作為閾值w； 其中，Vvs是小虛擬電壓矢量，Vvb是大虛擬電壓矢量； 當(dāng)最優(yōu)電壓矢量的占空比小于閾值時(shí)，最優(yōu)電壓矢量替換為同方向的小虛擬電壓矢量，并計(jì)算新的占空比； ri'＝1.618*ri 最后進(jìn)行零序電流控制，建立零序電流預(yù)測(cè)模型，基于無(wú)差拍方法進(jìn)行零序電流控制，采用零序電流控制為0，計(jì)算得到目標(biāo)零序電壓； 其中，是目標(biāo)零序電壓，是目標(biāo)零序電流值，設(shè)為0，Ls是零序回路的電感，i0k+1是k+1周期的預(yù)測(cè)零序電流值，Rs是電機(jī)繞組阻值，Ts是控制周期； 選用的最優(yōu)電壓矢量可由中性點(diǎn)不同電位得到的基礎(chǔ)電壓矢量進(jìn)行合成，根據(jù)目標(biāo)零序電壓可以設(shè)計(jì)計(jì)算得到中性點(diǎn)不同電位的作用時(shí)間占比。

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