[發明專利]基于定子參考磁鏈優化模型的轉矩預測控制式電驅動方法

有效

• 申請號: 201310223562.8
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103312253A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 解偉;韓達光;王曉璨;應春莉
• 申請（專利權）人: 韓達光;解偉
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/02;H02P27/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 樓艮基

1.基于定子參考磁鏈優化模型的轉矩預測控制式電驅動方法，其特征在于，是在一個基于定

子參考磁鏈優化模型的轉子預測控制的電驅動系統中依次按以下步驟實現的：

步驟（1）系統構建：

設有永磁同步電機、逆變器和位置編碼器，以及基于成本函數的開關狀態優化模塊以及轉矩磁鏈預測模塊，

還設定：采樣周期K，預測次數N，N=n^*，設為優化的預測次數，用n表示序號；

所述轉矩磁鏈預測模塊設有：電機定子電流i（k）以及轉子位置θ的采樣子模塊、定子電流i（k）坐標變換子模塊、下一個采用周期（k+1）時的定子電流i（k+1）預測子模塊、下一個采用周期（k+1）時的定子磁鏈估計子模塊以及下一個采樣周期（k+1）的電磁轉矩估計模塊，

基于成本函數的開關狀態優化模塊，包括：成本函數計算子模塊以及開關狀態序列優化子模塊，

步驟（2）依次按以下步驟實現基于定子參考磁鏈優化模型的轉矩預測控制式的從第k+1個采用周期到第k+n個采用周期內的經過優化的開關電驅動方法：

步驟（2.1）在第k個采樣周期，用定子電流互感器及所述位置編碼器采集所述永磁同步電機的兩相電流信號(i_a,i_b)，轉子位置θ_r，并輸入所述轉矩、磁鏈預測模塊，

步驟（2.2）所述轉矩磁鏈預測模塊依次按以下步驟生成第k+n個周期的磁鏈ψ_s(k+n)和轉矩Te(k+n)，并輸入所述基于成本函數的開關狀態優化模塊，

步驟（2.2.1）按下式把兩相電流信號(i_a,i_b)從ABC定子坐標系轉換到d-q轉子坐標系：

idiqi0=23cos(θ)cos(θ-2π3)cos(θ+2π3)-sin(θ)-sin(θ-2π3)-sin(θ+2π3)222222iaibic]]>

θ為轉子位置。

步驟（2.2.2）設定第K個采樣周期的8個有限的開關狀態j，j=1,2,.....7，其中000及111這兩個狀態同為零狀態，下式預測第（k+1）個采樣周期時的電流i_d(k+1)和電流i_q(k+1)：

id(k+1)=id(k)+(-Rsid(k)+we(k)Lqiq(k)+ud(k)Ld)Tsiq(k+1)=iq(k)+(-Rsiq(k)-we(k)Ldid(k)+uq(k)-we(k)ψfLq)Ts]]>

其中T_s為系統采樣周期，T_S≥K,

u_d,u_q為轉子旋轉坐標系下的直軸電壓和交軸電壓，

i_d,i_q為轉子旋轉坐標系下的直軸電流和交軸電流，

ω_e電機運行過程中定子磁場或者定子電流的角速度

R_s定子相電阻

L_d,L_q為轉子旋轉坐標系下的直軸電感和交軸電感，

步驟（2.2.3）按下式預測第（k+1）個采樣周期的直軸磁鏈ψ_d(k+1)和交軸磁鏈ψ_q(k+1)：

ψd(k+1)=Ld·id(k+1)+ψfcos((dθ/dt)Ts)ψq(k+1)=Lq·iq(k+1)-ψfsin((dθ/dt)Ts)]]>

ψ_f為由轉子永磁體產生的磁鏈，

步驟（2.2.4）按下式預測第（k+1）個周期內的轉矩T₁（k+1）：

(k+1)·i_s(k+1)，并輸入所述基于成本函數的開關狀態優化模塊，

其中：ψ_s為定子磁鏈，p為極對數，

i_s為定子電流。

步驟（2.2.5）按下式計算在時的優化的定子磁鏈另ψ_ref是定子參考磁鏈

ψod*=-b14a1+-B1+2y--(3B1+2y-2B2B1+2y)2,]]>

各系數按下式計數：

a₁=(a+f)e³，其中Rfe為鐵損等效電阻，

b₁=b·e³+3(a+f)·b·d·e³，其中：d=L_q·ψ_f

其中：c₁=3b·d·e²+3(a+f)·d²·e，

其中：d₁=3b·d²·e+(a+f)·d³，

y=-56B1+P3·U-U,]]>其中：U=|3Q2±Q24+P327|,]]>Q=B13108+B1·B33-B228.]]>

步驟（2.2.5）所述基于成本函數的開關狀態優化模塊計算優化后的7種開關狀態序列的成本函數g（o?p），優化是指逆變器功率開關器件總開關次數最低的那一個開關狀態序列s（k+n），g（Jo）的初始成本是∞，j=1，2,3，……，7，

g(k+1)=|T_ref-T_e(k+1)|+Q₁|ψ_ref-ψ_s(k+1)|，是標量，單位為1，下同

g(k+2)=g(k+1)+|Tref-Te(k+2)|+Q1|ψref-ψs(k+2)|+Q2|S(k+1)-S(k+2)|···g(k+n)=ΣN=1n-1g(k+N)+|Tref-Te(k+n)|+Q1|ψref-ψs(k+n)|+Q2|S(k+n)-S(k+n-1)|]]>

其中Q₁=1000是權重系數，Q₂=2.5，是額定轉矩T_N和S_N之比，S_N是兩個采樣周期的逆變器開關次數之差，Q₁是額定轉矩T_N和額定磁鏈ψ_N之比，

T_ref為參考轉矩，為N=_n^*時的轉矩，設定值。

步驟（3）重復步驟（1）到步驟（2.2.5），求出7組開關狀態j中逆變器的功率開關器件開關次數最小的一組s（k+n）對應的成本函數g（o?p），初始時是s(k)=0。