[發明專利]一種永磁同步電機的有限集模型預測直接速度控制方法

有效

• 申請號: 202010177022.0
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111404432B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王慧敏;劉偉;周湛清;耿強;郭麗艷
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022;H02P21/14;H02P21/18
• 代理公司: 北京思格頌知識產權代理有限公司 11635
• 代理人: 楊超

1.一種永磁同步電機的有限集模型預測直接速度控制方法，其特征在于，該控制方法采用一種應用泰勒級數的預測直接速度控制器，所述的應用泰勒級數的預測直接速度控制器包括應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的延時補償模型、應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的預測模型和二次型價值函數；首先，采用應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的延時補償模型，對經過采樣轉換處理得到的當前時刻的電流d、q軸分量和電角速度進行延時補償，所得到的電流d、q軸分量補償值和電角速度補償值作為應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的預測模型的控制變量初值，以解決數字控制帶來的一步延時問題；其次，構建當前備選基本電壓矢量集，采用應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的預測模型，獲得在當前備選基本電壓矢量集中各組基本電壓矢量作用下的電流d、q軸分量預測值和電角速度預測值；最后，構建二次型價值函數，通過比較由各組基本電壓矢量作用下的電流d、q軸分量預測值和電角速度預測值計算得到的二次型價值函數值，選擇二次型價值函數值最小的一組基本電壓矢量作為當前時刻的最優基本電壓矢量，并將最優基本電壓矢量對應的開關狀態作用在電壓源型兩電平逆變器上，實現對永磁同步電機的預測控制；

所述的應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的延時補償模型為：

式中，i_d^C(k+1)為k+1時刻電流d軸分量補償值；i_q^C(k+1)為k+1時刻電流q軸分量補償值；ω_e^C(k+1)為k+1時刻電角速度補償值；u_d^L(k)為k-1時刻最優基本電壓矢量d軸分量；u_q^L(k)為k-1時刻最優基本電壓矢量q軸分量；i_d(k)為k時刻電流d軸分量；i_q(k)為k時刻電流q軸分量；ω_e(k)為k時刻電角速度；T_s為控制周期；R_s為電機定子電阻；L_s為電機電感；ψ_f為電機磁鏈；p為電機極對數；J_m為電機轉動慣量；T_L(k)為負載轉矩；

所述的應用泰勒級數的FCS-MPDSC方法的預測模型為：

式中，i_d^P(k+2)為k+2時刻電流d軸分量預測值；i_q^P(k+2)為k+2時刻電流q軸分量預測值；ω_e^P(k+2)為k+2時刻電角速度預測值；u_d(k)為k時刻基本電壓矢量d軸分量；u_q(k)為k時刻基本電壓矢量q軸分量；

所述的二次型價值函數為：

G(k)＝ε^T(k+2)Wε(k+2)

式中，W為3*3的權重系數矩陣，W＝W^T，W＝[w₁₁?0?0；0?w₂₂?0；0?0?w₃₃]^T；ε(k+2)為電流d軸分量變量誤差、電流q軸分量變量誤差和電角速度變量誤差構成的變量誤差列向量，ε(k+2)＝[i_d^*-i_d^P(k+2)i_q^*-i_q^P(k+2)ω_e^*-ω_e^P(k+2)]^T，其中，i_d^*為電流d軸分量給定值，i_q^*為電流q軸分量給定值，ω_e^*為電角速度給定值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過安裝在永磁同步電機上的編碼器，實時得到k時刻離散的位置信號θ_e(k)，通過電壓傳感器采樣得到的直流母線電壓U_dc和k時刻離散的位置信號θ_e(k)，構建所述的當前備選基本電壓矢量集。