[發明專利]一種感應電機多步模型預測控制方法

在審

• 申請號: 201911149600.3
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110808700A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 張延慶;尹忠剛;杜超;高峰濤
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

1.一種感應電機多步模型預測控制方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1：以感應電機定子電流和定子磁鏈為狀態變量，建立感應電機在兩相靜止坐標系下的數學模型；

步驟2：基于步驟1得到的感應電機在兩相靜止坐標系下的數學模型，假設當前時刻為k時刻，則對k+1時刻定子磁鏈和電磁轉矩進行預測，得到定子磁鏈預測值和電磁轉矩預測值；

步驟3：設計代價函數，根據步驟2中得到的k+1時刻定子磁鏈和電磁轉矩預測值計算代價函數，使代價函數值最小的電壓矢量即為k+1時刻的最優電壓矢量，對應的代價函數值為G_min1(k+1)；使代價函數值僅大于G_min1(k+1)的電壓矢量即為k+1時刻的次優電壓矢量u_sub(k+1)，其對應的代價函數值為G_min2(k+1)，基于上述步驟可得k+1時刻的最優電壓矢量和次優電壓矢量；

步驟4：對于步驟3得到的最優電壓矢量和次優電壓矢量，結合步驟1中建立的感應電機在兩相靜止坐標系下的數學模型，在k+1時刻的最優電壓矢量基礎上計算8個電壓矢量在k+2時刻的代價函數最小值表示為min{G_min1(k+2)}，在k+1時刻的次優電壓矢量基礎上計算8個電壓矢量在k+2時刻的代價函數最小值表示為min{G_min2(k+2)}，如果G_min1(k+1)+min{G_min1(k+2)}≤G_min2(k+1)+min{G_min2(k+2)}，則采用k+1時刻的最優電壓矢量u_opt(k+1)作為逆變器的輸出；如果G_min1(k+1)+min{G_min1(k+2)}>G_min2(k+1)+min{G_min2(k+2)}，則采用k+1時刻的次優電壓矢量u_sub(k+1)作為逆變器的輸出，根據以上步驟可知，由于僅對以最優電壓矢量和次優電壓矢量為基礎的模型進行多步預測，從而顯著降低算法的計算量，提高多步模型預測控制的實用性。

2.根據權利要求1所述的一種感應電機多步模型預測控制方法，其特征在于，所述步驟1中感應電機在兩相靜止坐標系下的數學模型為

Dx＝Ax+Bu (1)

其中，D表示微分算子，

x＝[i_s ψ_s]^T＝[i_sα i_sβ ψ_sα ψ_sβ]^T，

u＝u_s＝[u_sα u_sβ]^T，

感應電機電磁轉矩T_e表達式為：

其中，

R_s、R_r表示電機定子電阻、轉子電阻；

ψ_s表示定子磁鏈矢量，ψ_sα、ψ_sβ表示α軸下的定子磁鏈分量、β軸下的定子磁鏈分量；

L_s、L_r、L_m表示電機定子電感、轉子電感、互感；

ω_r表示電機轉子速度；

u_s表示定子電壓矢量，u_sα、u_sβ表示α軸下定子電壓分量、β軸下定子電壓分量；

n_p表示電機極對數；

i_s表示定子電流矢量，i_sα、i_sβ表示α軸下定子電流分量、β軸下定子電流分量；

表示叉積。