[發明專利]一種單步預測的永磁同步電機模型預測電流控制方法

有效

• 申請號: 201910470100.3
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110176893B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王偉;盧志祥;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

本發明公開了一種單步預測的永磁同步電機模型預測電流控制方法，該方法首先對永磁同步電機的直流母線電壓u_dc、三相電流i_a，i_b，i_c、轉子旋轉電角速度ω_e與轉子電角度θ_e進行采樣；然后根據旋轉電機的離散狀態空間方程與d?q軸參考電流計算旋轉參考電壓矢量根據兩相旋轉到兩相靜止的逆PARK變換，計算出靜止參考電壓矢量將靜止參考電壓矢量投影到固定空間電壓矢量中，根據每個電壓矢量作用范圍將整個空間劃分為7個扇區，并根據的位置選擇對應的電壓矢量輸入到逆變器。本發明可以在顯著減小永磁同步電機模型預測電流控制計算量的基礎上可以獲得與傳統模型預測電流控制完全相同的控制性能。

技術領域

本發明屬于電機驅動與控制技術領域，尤其涉及一種單步預測的永磁同步電機模型預測電流控制方法。

背景技術

模型預測電流控制是一種性能良好的永磁同步電機驅動策略。由于其響應速度快、控制結構簡單，適用于多目標優化與多約束系統的控制，近些年在電機控制領域獲得了極大的關注與應用。

模型預測電流控制的最大局限性是龐大的計算量。傳統的模型預測電流控制包含兩個部分，狀態變量預測值的計算與對應的成本函數的計算。隨著控制系統狀態變量的增多，如多電機控制，系統計算量將呈幾何級數增長，限制了模型預測電流控制在該領域的應用。

發明內容

發明目的：本發明提出了一種單步預測的永磁同步電機模型預測電流控制方法，用于電力驅動領域。該方法是對傳統永磁同步電機模型預測電流控制的簡化與改進，在保持控制性能不變的同時，能夠顯著地減小計算量。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種單步預測的永磁同步電機模型預測電流控制方法，其驅動系統包括一臺三相表貼式永磁同步電機和三相電壓源型逆變器以及采樣控制單元。其中，表貼式永磁同步電機作為受控單元，三相電壓源型逆變器作為功率模塊以驅動受控單元，采樣控制單元從受控單元采集相關機械量和電氣量，經過一定運算選擇最優的控制矢量輸入到逆變器，完成模型預測電流控制使得電機獲得良好的運行性能；所述方法包括如下步驟：

(1)對永磁同步電機的直流母線電壓u_dc、三相電流i_a，i_b，i_c、轉子旋轉電角速度ω_e與轉子電角度θ_e進行采樣；

(2)根據采集的電機電流以及轉子位置角計算兩相旋轉坐標系下的電流i_d，i_q：

將其與d-q軸參考電流代入到永磁同步電機的離散狀態空間方程，如下所示：

計算出旋轉參考電壓矢量其中R_s，L_s，Ts，ψ_pm分別是電機定子電阻，定子電感，采樣周期，轉子永磁體磁鏈；

(3)根據兩相旋轉到兩相靜止的逆PARK變換，計算出靜止參考電壓矢量