[發(fā)明專利]一種感應(yīng)電機(jī)多步模型預(yù)測(cè)控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911149600.3
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110808700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張延慶;尹忠剛;杜超;高峰濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P21/00
• 分類號(hào): H02P21/00;H02P27/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發(fā)明一種感應(yīng)電機(jī)多步模型預(yù)測(cè)控制方法，通過(guò)對(duì)最優(yōu)電壓矢量和次優(yōu)電壓矢量為基礎(chǔ)的模型進(jìn)行第二拍預(yù)測(cè)，根據(jù)k+2時(shí)刻以最優(yōu)電壓矢量和次優(yōu)電壓矢量為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較，選擇出最終作用于逆變器的電壓矢量，由于僅對(duì)以最優(yōu)電壓矢量和次優(yōu)電壓矢量為基礎(chǔ)的模型進(jìn)行多步預(yù)測(cè)，從而顯著降低了算法的計(jì)算量，提高了多步模型預(yù)測(cè)控制的實(shí)用性。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的多步模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算量大的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高性能感應(yīng)電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種感應(yīng)電機(jī)多步模型預(yù)測(cè)控制方法。

背景技術(shù)

感應(yīng)電機(jī)具有制造成本低、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事裝備、電力、煤炭、冶金、塑膠、石化、食品以及紡織行業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。然而，感應(yīng)電機(jī)本質(zhì)上是一個(gè)具有非線性、多變量、強(qiáng)耦合、參數(shù)時(shí)變和大干擾特點(diǎn)的復(fù)雜對(duì)象，需要先進(jìn)的控制算法對(duì)其進(jìn)行高性能控制，以進(jìn)一步提高其控制性能。

模型預(yù)測(cè)控制作為一種新型控制方法近年來(lái)在電力電子領(lǐng)域獲得了廣泛關(guān)注，該方法具有動(dòng)態(tài)特性好、靈活度高以及易于處理包含約束條件的多變量控制問(wèn)題等優(yōu)點(diǎn)。模型預(yù)測(cè)控制的基本原理提供了一種與眾不同的進(jìn)行能量處理的方法，該方法將功率變換器看成是非線性的、離散的執(zhí)行器。在模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)中，控制動(dòng)作通過(guò)單一控制器實(shí)現(xiàn)，而控制器的動(dòng)作通過(guò)從所有可能狀態(tài)中獲取，并且最終的最優(yōu)動(dòng)作通過(guò)使代價(jià)函數(shù)最小來(lái)獲得。在模型預(yù)測(cè)控制算法中，為了降低整體計(jì)算量，通常采用一步預(yù)測(cè)的方式，而如果能夠?qū)ξ磥?lái)多步內(nèi)電機(jī)的控制行為進(jìn)行評(píng)估，則可保證電機(jī)在具備良好動(dòng)、靜態(tài)性能的同時(shí)，有效減小逆變器的開(kāi)關(guān)頻率，這在中高壓大功率和多電平驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合具有重要的實(shí)際意義。然而，在“多步策略”的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，經(jīng)典預(yù)測(cè)模型的計(jì)算復(fù)雜度較高，且隨預(yù)測(cè)步長(zhǎng)的增加，有限集模型預(yù)測(cè)控制所需的窮舉尋優(yōu)時(shí)間呈指數(shù)形式快速增加，導(dǎo)致“多步策略”難以在較短離散控制周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種感應(yīng)電機(jī)多步模型預(yù)測(cè)控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的多步模型預(yù)測(cè)控制計(jì)算量大的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種感應(yīng)電機(jī)多步模型預(yù)測(cè)控制方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1：以感應(yīng)電機(jī)定子電流和定子磁鏈為狀態(tài)變量，建立感應(yīng)電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；

步驟2：基于步驟1得到的感應(yīng)電機(jī)在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為k時(shí)刻，則對(duì)k+1時(shí)刻定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到定子磁鏈預(yù)測(cè)值和電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值；

步驟3：設(shè)計(jì)代價(jià)函數(shù)，根據(jù)步驟2中得到的k+1時(shí)刻定子磁鏈和電磁轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)值計(jì)算代價(jià)函數(shù)，使代價(jià)函數(shù)值最小的電壓矢量即為k+1時(shí)刻的最優(yōu)電壓矢量，對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)值為G_min1(k+1)；使代價(jià)函數(shù)值僅大于G_min1(k+1)的電壓矢量即為k+1時(shí)刻的次優(yōu)電壓矢量u_sub(k+1)，其對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)值為G_min2(k+1)，基于上述步驟可得k+1時(shí)刻的最優(yōu)電壓矢量和次優(yōu)電壓矢量。