[發(fā)明專利]基于狀態(tài)軌跡外推的模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310163165.6
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103259486A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮智勇;朱洪志;宋文祥
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H02P23/14
• 分類號: H02P23/14;H02P27/06
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.提供一種基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：采用模型預(yù)測控制器代替?zhèn)鹘y(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的滯環(huán)控制器；所述模型預(yù)測控制器由內(nèi)部狀態(tài)預(yù)測模型和價值函數(shù)滾動優(yōu)化兩個模塊組成，磁鏈觀測器觀測到的定轉(zhuǎn)子磁鏈、速度傳感器測得的轉(zhuǎn)速和上一采樣周期輸出的開關(guān)矢量作為內(nèi)部狀態(tài)預(yù)測模型的輸入，內(nèi)部狀態(tài)預(yù)測模型的狀態(tài)輸出、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出得到的給定轉(zhuǎn)矩和給定定子磁鏈作為價值函數(shù)滾動優(yōu)化模塊的輸入。

2.?如權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述模型預(yù)測控制器利用建立的內(nèi)部狀態(tài)預(yù)測模型，根據(jù)逆變器上一時刻的開關(guān)狀態(tài)確定容許開關(guān)矢量，針對容許開關(guān)矢量通過內(nèi)部狀態(tài)預(yù)測模型外推輸出軌跡，確定一個長的預(yù)測范圍，然后以逆變器平均開關(guān)頻率作為價值函數(shù)，利用模型預(yù)測控制的有限時域滾動優(yōu)化策略，實時求解出最優(yōu)的開關(guān)矢量。

3.如權(quán)利要求2所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述容許開關(guān)矢量根據(jù)逆變器的上一采樣周期開關(guān)狀態(tài)確定逆變器的容許開關(guān)跳變，將容許開關(guān)跳變明確界定為跳變必須保持其連續(xù)性，即：????????????????????????????????????????????????，且同一時刻最多只存在一相發(fā)生跳變，滿足容許開關(guān)跳變的開關(guān)矢量確定為容許開關(guān)矢量。

4.如權(quán)利要求2所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述預(yù)測范圍N_p由輸出軌跡外推步長確定，也就是外推輸出軌跡直到存在輸出變量觸及其設(shè)定滯環(huán)邊界時對應(yīng)的時間步長。

5.如權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述內(nèi)部預(yù)測模型根據(jù)NPC三電平逆變器驅(qū)動異步電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和二次型外推方法確定。

6.如權(quán)利要求5所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述二次型外推方法采用一階歐拉法對NPC三電平逆變器驅(qū)動異步電機系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行離散化，并根據(jù)k時刻的采樣值計算出(k+1)和(k+2)時刻輸出矢量的輸出軌跡，記為y(k|k)，y(k+1|k)和y(k+2|k)；輸出變量軌跡自第(k+2)時刻起以二次型方式外推，根據(jù)確定的預(yù)測范圍N_p，從采樣時間步k到k+N_p的輸出軌跡為：

?

二次型系數(shù)矢量a，b，c為：

。

7.如權(quán)利要求2所述的基于狀態(tài)軌跡外推的異步電機模型預(yù)測三電平直接轉(zhuǎn)矩控制方法，其特征在于：所述以逆變器平均開關(guān)頻率為價值函數(shù)的優(yōu)化準(zhǔn)則：

式中||·||表示一階范數(shù)，u(k)和u(k-1)分別表示當(dāng)前和上一采樣時刻對應(yīng)的開關(guān)矢量。