[發明專利]一種永磁同步電機準無差拍模型預測磁鏈控制方法

有效

• 申請號: 201610188463.4
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105763120B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 花為;黃文濤;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 黃成萍

技術領域

本發明涉及一種永磁同步電機準無差拍模型預測磁鏈控制方法，屬于電機驅動及控制技術。

背景技術

有限控制集模型預測控制能夠根據被控對象的約束和離散特性在線解決優化問題，其結構簡單且容易實現，近年來在電力電子和電機驅動領域被廣泛應用。在電機控制領域，根據控制變量的不同，有限控制集模型預測控制有模型預測電流控制、模型預測轉矩控制和模型預測磁鏈控制。模型預測電流控制以定子電樞電流為控制對象，其穩態轉矩脈動較大。模型預測轉矩控制的價值函數由轉矩和定子磁鏈幅值兩部分構成，由于二者量綱不同，需要通過權值進行聯接，目前權值的選擇仍是一個開放性課題，沒有統一的理論指導。模型預測磁鏈控制與模型預測轉矩控制相比，僅以定子磁鏈矢量為控制目標，避免了權值計算，可簡化控制算法。在三相交流電機兩電平逆變器驅動結構中，模型預測磁鏈控制是在7個不同的基本電壓矢量中尋找最優電壓矢量。而較多的電壓矢量對象，在優化過程中會加劇系統延遲，導致預測控制不精準，特別是在多相電機預測控制中。因此，減少優化過程中的對象有利于提高預測控制性能。

發明內容

發明目的：鑒于上述背景，本發明針對永磁同步電機模型預測磁鏈控制過程中最優電壓矢量選擇過程作了進一步優化。根據無差拍控制思想，利用模型預測磁鏈控制中的磁鏈矢量參考計算目標電壓矢量，提供一種永磁同步電機準無差拍模型預測磁鏈控制方法；由于模型預測磁鏈控制是在有限控制集原理下設計的，因此本發明方法不能獲得真正意義上的目標電壓矢量，只能從目標電壓矢量所在扇區內的基本電壓矢量中選擇最優基本電壓矢量，即不能實現真正意義上的無差拍控制，而只能實現準無差拍控制。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種永磁同步電機準無差拍模型預測磁鏈控制方法，包括如下步驟：

(1)計算參考轉矩T_e^*(k)：將參考速度ω^*(k)與實際反饋速度ω(k)的差值e(k)輸入PI控制器，根據公式(1.1)計算參考轉矩T_e^*(k)；

其中：K_P和K_I分別為PI控制器的比例增益和積分增益；

(2)計算(k+1)時刻定子磁鏈矢量參考ψ_s^*(k+1)：將定子磁鏈幅值參考|ψ_s^*(k)|和參考轉矩T_e^*(k)輸入轉矩角計算模塊，根據公式(2.1)計算轉矩角參考δ^*(k)；將轉子位置角θ_r(k)和實際反饋速度ω(k)輸入轉子位置角預測模塊，根據公式(2.2)預測(k+1)時刻轉子位置角θ_r(k+1)；將轉矩角參考δ^*(k)和(k+1)時刻轉子位置角θ_r(k+1)相加，得到(k+1)時刻定子磁鏈位置角θ_s(k+1)；將定子磁鏈幅值參考|ψ_s^*(k)|和(k+1)時刻定子磁鏈位置角θ_s(k+1)輸入定子磁鏈矢量參考計算模塊，根據公式(2.4)計算(k+1)時刻定子磁鏈矢量參考ψ_s^*(k+1)；

θ_r(k+1)＝θ_r(k)+ω(k)T_s(2.2)

θ_s(k+1)＝δ^*(k)+θ_r(k+1)(2.3)

ψ_s^*(k+1)＝|ψ_s^*(k)|exp(jθ_s(k+1))(2.4)

其中：L_s為永磁同步電機同步電感，P_r為永磁同步電機極對數，|ψ_f^*(k)|為永磁體磁鏈幅值，T_s為預測控制的采樣時間；