[發明專利]基于轉矩預測控制的永磁同步電機弱磁控制系統及其方法

在審

• 申請號: 201710579830.8
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107645256A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 譚國俊;方磊;李浩;殷實;徐海奇;曹曉冬;何鳳有;張曉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 姚蘭蘭,董建林

1.基于轉矩預測控制的永磁同步電機弱磁控制系統，其特征在于，控制系統在計算電機的最佳工作點時采用預測滾動優化方法；控制系統根據電機的轉速差值計算出電機實時轉矩，后通過計算此刻工況下的電流、電流角、以及轉速，預測下一拍所有開關狀態所對應的轉矩預測值，根據預測結果輸出最優開關信號；

其中，下一周期的轉矩預測值通過計算獲取，系統滾動優化中采用價值函數為g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L，此外，價值函數用于保證系統的收斂性和穩定性；

以上各式中，上標k表示當前時刻，則k+1表示下一采樣時刻的值；T_e表示電磁轉矩；P為電機極對數；ψ_f為永磁磁鏈；i_d、i_q分別為d、q軸電流分量；L_d、L_q分別為d、q軸電感；g_T為轉矩誤差；g_c與g_L是與轉速相關的價值函數；k_T，k_c，k_L是各自對應的權值系數。

2.基于轉矩預測控制的永磁同步電機弱磁控制方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

(1)首先測量電流、電機轉速和轉子位置信息；

(2)對電流和轉矩進行預測；

(3)判斷轉速運行范圍，并根據其大小選擇不同的價值函數：

當電機工作在弱磁區域時，即ω>ω_r，ω為電機轉速，ω_r為電機進入弱磁區域的轉折速度，則選擇的價值函數為：

g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L

g_c＝g_FW

gL=gImax+gumax+gstab]]>

g_Imax為MTPA限流函數，g_umax為弱磁區域約束限制函數，g_stab為弱磁區域穩定性約束函數；g_FW為弱磁控制價值函數；

當電機工作在基速以下區域時，即ω<ω_r，則選擇的價值函數為：

g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L

g_c＝g_MTPA

gL=gImax+gdir]]>

其中，g_dir為MTPA限制函數；

(4)最后進行滾動優化，輸出最優開關狀態：

結合以上的步驟(2)和步驟(3)可知，預測控制包括兩部分：狀態預測和價值函數的選擇；逆變器共有八種狀態，而以上步驟(2)中轉矩和電流的預測以及步驟(3)中價值函數的選擇，每次只能執行一種狀態，所以需要執行滾動優化，將八種運行狀態遍歷之后，選擇最后開關狀態進行輸出。