[發明專利]一種永磁同步電機模型的預測步長整定方法及系統

有效

• 申請號: 202011180791.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112234899B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 陳曦;牛峰;李奎;方攸同
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022;H02P6/34
• 代理公司: 北京鵬帆慧博知識產權代理有限公司 11903
• 代理人: 劉琳

本發明提供一種永磁同步電機模型的預測步長整定方法及系統，其中永磁同步電機模型的預測步長整定方法包括以下步驟：建立電機在d?q旋轉坐標系下的定子電流狀態方程；對定子電流狀態方程進行離散化，得到電機定子電流預測模型；判斷電機的工況，并根據不同的工況對預測步長進行整定；根據定子電流預測模型以qTs為步長對d、q軸電流進行預測，得到預測結果；采用成本函數對d、q軸電流的預測結果進行評估，并選擇平均誤差最小的電壓矢量作為最優電壓矢量并在下一個控制周期輸出。本發明的步長預測方法提高預測電流控制中步長的預測精度，降低了運算量。本發明的永磁同步電機模型的預測步長整定系統應用上述預測步長方法。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種永磁同步電機模型的預測步長整定方法及系統。

背景技術

在高性能永磁同步電機控制方法中，模型預測電流控制(ModelPredictiveCurrent Control,MPCC)以其原理簡單、易處理非線性約束等優點而受到廣泛關注。當預測控制方法中的預測總時長一定時，預測步長是影響預測誤差和算法運算量的關鍵因素，理論分析和實驗測試均表明，預測步長越短，預測誤差越小。但受到硬件計算資源的限制，預測步長不能無限縮短，因此，如何確定預測步長是一個需要研究的問題。傳統預測電流控制方法中的預測步長與控制周期相同，難以靈活平衡MPCC方法的預測精度與算法運算量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種永磁同步電機模型的預測步長整定方法及系統，以提高預測電流控制中步長的預測精度，降低運算量。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供一種永磁同步電機模型的預測步長整定方法，包括以下步驟：建立電機在d-q旋轉坐標系下的定子電流狀態方程；對定子電流狀態方程進行離散化，得到電機定子電流預測模型；判斷電機的工況，并根據不同的工況對預測步長進行整定；根據定子電流預測模型以qTs為步長對d、q軸電流進行預測，得到預測結果；采用成本函數對d、q軸電流的預測結果進行評估，并選擇平均誤差最小的電壓矢量作為最優電壓矢量并在下一個控制周期輸出。

與現有技術相比，本發明的永磁同步電機模型的預測步長整定方法，根據電機運行工況確定預測步長，能夠平衡電機暫態與穩態運行時的預測精度與算法運算量，在保證系統穩態性能的同時能夠提高電機暫態運行時的預測精度和跟隨性能。

可選的，電機在d-q旋轉坐標系下的定子電流狀態方程為：

其中，i_d、i_q分別為定子d、q軸電流；u_d、u_q分別為定子d、q軸電壓；L_d、L_q分別為定子d、q軸電感；R_s為定子電阻；ω_r為轉子電角速度；ψ_f為轉子永磁體磁鏈。

可選的，電機定子電流預測模型為：

其中，i_d、i_q分別為定子d、q軸電流；u_d、u_q分別為定子d、q軸電壓；L_d、L_q分別為定子d、q軸電感；R_s為定子電阻；ω_r為轉子電角速度；ψ_f為轉子永磁體磁鏈；q為整定系數，q＝z/N，N為預測步數，z為整數，q的取值范圍為(0,z]。

可選的，判斷電機的工況，并根據不同的工況對預測步長進行整定，包括：

當判斷電機的工況為穩態時，預測步長整定系數為q₂，且q₂≥1；