[發明專利]矢量篩選和占空比結合的電機模型預測控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710271262.5
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106936356B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 花為;殷芳博;黃文濤;丁石川
• 申請（專利權）人: 東南大學鹽城新能源汽車研究院
• 主分類號: H02P21/28
• 分類號: H02P21/28;H02P21/18;H02P21/20;H02P27/12;H02P6/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

1.一種矢量篩選和占空比結合的電機模型預測控制系統的控制方法，其特征在于：

所述矢量篩選和占空比結合的電機模型預測控制系統包括PI控制器、位置反饋模塊、定子電流采集模塊、電流微分方程計算模塊、PARK逆變換模塊、扇區判斷模塊、矢量快速選擇開關表、占空比計算模塊、最優價值函數模塊和逆變器；

轉速參考值和經位置反饋模塊得到的轉速反饋值做差，差值輸入轉速PI控制器；轉速PI控制器輸出的參考轉矩值經轉矩PI控制器得到交軸參考電流值；采樣得到的定子電流采集模塊經電流微分方程計算模塊得到交直軸參考電壓；交直軸參考電壓經PARK逆變換模塊輸出參考電壓值的幅值和相角；參考電壓相角經扇區判斷模塊和矢量快速選擇開關表輸出快速篩選后的備選電壓矢量；進行備選電壓矢量的占空比計算模塊；備選電壓矢量及占空比值經最優價值函數模塊輸出最優非零開關狀態；最優非零開關狀態及其對應的最優零開關狀態給逆變器；

所述矢量篩選和占空比結合的電機模型預測控制系統的控制方法，包括以下步驟：

步驟一：首先，根據無差拍控制的思想獲得參考電壓矢量；

步驟二：通過參考電壓矢量的位置角判斷參考電壓矢量所在的扇區，利用扇區判斷的方法快速篩選出有效的兩個非零電壓矢量；

步驟三：將參考電壓矢量和快速篩選出的非零基本電壓矢量之間的比較定義為價值函數；采用一種占空比控制方法，計算出非零電壓矢量作用的時間；基于開關損耗最小化原則，根據非零電壓矢量選擇零電壓矢量，計算出零電壓矢量作用的時間；

步驟四：最后，將非零電壓矢量開關狀態及其作用時間，零電壓矢量開關狀態及其作用時間依次作用于逆變器，逆變器將開關狀態轉變成電壓輸出給永磁同步電機，驅動電機運行；

所述步驟三中價值函數為為參考電壓矢量，u_i為非零基本電壓矢量，g值大小等于/與γu_i之間的向量差值，只有當向量/和向量u_i垂直的時候，g值達到最小，因此，γu_i的值等于/在相應矢量上的余弦；

根據公式計算出選擇的基本電壓矢量作用時間的占空比，其中，/為理想電壓矢量的電壓值，|u_i|為選擇的基本電壓矢量的電壓值，θ_s表示參考定子磁鏈所在的空間相位角，θ_i表示選擇的基本電壓矢量的空間相位角；

根據電壓矢量快速篩選表選擇出備選矢量u₁，u₂，根據占空比的方法分別計算出u₁對應的占空比γ₁，u₂對應的占空比γ₂，將u₁，γ₁，u₂，γ₂分別帶入到價值函數中得到相應的g₁,g₂，比較g₁,g₂大小，g_opt＝min(g₁,g₂)，選擇出最優的非零電壓矢量u_i；選擇出最優的非零電壓矢量u_i，其作用時間為γ_iT_S，執行周期剩余時間應都由零電壓矢量作用。