[發明專利]一種永磁同步電機直接預測轉矩控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110668788.3
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN113541546B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 孫錚;許藝昆;徐俊;許睦旬;梅雪松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種永磁同步電機直接預測轉矩控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在k時刻通過電流采樣得到電機的實際三相采樣電流，采用前歐拉法將永磁同步電機d q坐標系下的電壓方程離散化，得到定子d、q軸電流在k+1時刻的電流預測值；

S2、建立磁鏈預測模型，根據步驟S1得到的k+1時刻的電流預測值預測計算k+1時刻的d、q軸磁鏈；

S3、根據步驟S2得到的k+1時刻的d、q軸磁鏈計算轉矩估計偏移量，具體為：根據永磁同步電機電磁轉矩計算得到同一時刻下八組不同的實際空間電壓矢量作用下的電磁轉矩一步預測估計值T_ei；再將得到的八組預測轉矩值T_ei分別與對應時刻下的參考轉矩T_ref作差并取絕對值，得到轉矩估計偏移量ΔT_i；

S4、根據步驟S3得到的轉矩估計偏移量構造基于評價優先級的分段式篩選評價函數，將分段式篩選評價函數最小值所對應的空間電壓矢量作為k+1時刻施加于電機的最優實際空間電壓矢量，輸出最優空間電壓矢量對應的逆變器開關組合序號，采用單步動態開關策略，八組實際空間電壓矢量各自對應八種不同的逆變器開關情況，實現永磁同步電機直接預測轉矩控制；

當轉矩估計偏移量ΔT_i≥T_TOL時，分段式篩選評價函數J₁為：

J₁＝ΔT_i

其中，i＝1,2,...,8，T_TOL為固定參數，J₁的最小值對應的i作為選取的最優實際空間電壓矢量序號；

當轉矩估計偏移量ΔT_i＜T_TOL時，分段式篩選評價函數J₂為：

J₂＝|ψ_i|·K_ij'

其中，i＝1,2,...,8，T_TOL為固定參數，|ψ_i|為定子估計磁鏈的幅值，K_ij'為基于上一次開關狀態的開關變化次數的非零參考值，J₂的最小值對應的i作為選取的最優實際空間電壓矢量序號。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S1中，定子d、q軸電流在k+1時刻的預測值和分別為：

其中，T_s表示離散控制周期；k表示第k個離散控制周期；i_d(k)、i_q(k)分別用于表示定子d、q軸電流在k時刻的實際值；U_d(k)、U_d(k)分別表示在k時刻施加于電機的基本電壓矢量在d軸和q軸上的投影分量。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟S2具體為：

將八組實際空間電壓矢量分別帶入對應的磁鏈增量表達式中得到k+1時刻永磁同步電機的八組預測磁鏈增量Δψ_di、Δψ_qi，再計算得到k時刻下永磁同步電機定子磁鏈值通過分別累加得到k+1時刻下八組不同的實際空間電壓矢量作用下的定子磁鏈一步預測估計值

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，d、q軸預測的磁鏈增量表達式具體為：

其中，Δψ_d(k+1)，Δψ_q(k+1)分別為d、q軸的預測磁鏈增量，L_d、L_q為d、q軸的電感，為定子d、q軸電流在k+1時刻的預測值，ψ_r為轉子磁鏈，R為定子內阻，ω_e為電角速度，T_s為采樣周期。