[發(fā)明專利]一種基于電流差全更新的永磁同步電機(jī)無模型預(yù)測電流控制方法

在審

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• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113315440A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 於鋒;周陳輝;程勛慧
• 申請（專利權(quán)）人: 南通大學(xué)
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

1.一種基于電流差全更新的永磁同步電機(jī)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：將給定轉(zhuǎn)速N_r^ref和實際轉(zhuǎn)速N_r通過轉(zhuǎn)速外環(huán)PI控制器得到(k+1)時刻的q軸參考電流i_q^ref(k+1)，并給定d軸參考電流i_d^ref(k+1)＝0；

步驟2：通過編碼器得到永磁同步電機(jī)的電角度θ，并獲取(k-1)時刻和k時刻的三相定子電流i_s(k-1)和i_s(k)，s＝a，b，c，然后對三相定子電流做Clark變換和Park變換得到(k-1)時刻和k時刻定子電流在dq軸的分量i_d(k-1)、i_q(k-1)和i_d(k)、i_q(k)；

步驟3：利用電流差計算模塊獲取(k-1)時刻基本電壓矢量作用下的dq軸電流差Δi_d|S_k-1、Δi_q|S_k-1，并根據(jù)投影到dq坐標(biāo)系上的對應(yīng)電流差的關(guān)系計算所有基本電壓矢量所對應(yīng)的dq軸電流差，再更新電流差查找表；

步驟4：通過電流預(yù)測模塊并結(jié)合電流差查找表對(k+1)時刻不同開關(guān)狀態(tài)下的dq軸電流進(jìn)行預(yù)測，得到預(yù)測值i_d(k+1)|S_j、i_q(k+1)|S_j；

步驟5：通過滾動優(yōu)化輸出使價值函數(shù)最小的基本電壓矢量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流差全更新的永磁同步電機(jī)無模型預(yù)測電流控制方法，其特征在于，所述步驟3中，(k-1)時刻基本電壓矢量作用下的dq軸電流差Δi_d|S_k-1、Δi_q|S_k-1通過公式(1)計算獲取，S_k-1表示(k-1)時刻的開關(guān)狀態(tài)；

根據(jù)投影到dq坐標(biāo)系上的對應(yīng)電流差的關(guān)系計算所有基本電壓矢量所對應(yīng)的dq軸電流差方法包括如下步驟：

步驟A：零矢量所對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)分別為S₇、S₈，判斷S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量是否為零矢量，如果是，則不計算其他基本電壓矢量所對應(yīng)的dq軸電流差，否則執(zhí)行下一步；

步驟B：根據(jù)公式(2)將基本電壓矢量的作用效果分為兩部分，即零矢量作用下dq軸電流的自然衰減δi_d0、δi_q0和有源矢量作用下dq軸電流的強(qiáng)制響應(yīng)δi_d|S_j、δi_q|S_j，當(dāng)S_j＝S₇，S₈時δi_d|S_j＝0、δi_q|S_j＝0；

其中，Δi_d|S_j、Δi_q|S_j分別為開關(guān)狀態(tài)S_j作用下的dq軸電流差；S_j表示開關(guān)狀態(tài)，j＝1,2,…,8；R表示定子電阻；ω_e表示電角速度，ω_e＝dθ/dt；θ為電角度；i_d、i_q分別為定子電流在dq軸的分量；L_d、L_q分別為dq軸的電感分量；ψ_f為永磁體磁鏈；T_s表示采樣周期；u_d|S_j、u_q|S_j分別表示開關(guān)狀態(tài)S_j作用下的dq軸定子電壓分量；

步驟C：將6個非零基本電壓矢量分為電壓合集1：V₁,V₂,V₃和電壓合集2：V₄,V₅,V₆；當(dāng)S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量屬于電壓合集1時，根據(jù)式(3)計算合成到與靜止坐標(biāo)系上基本電壓矢量對應(yīng)的dq軸電流差；

其中，Δi|V_1-1、Δi|V_1-2、Δi|V_1-3分別表示電壓合集1中矢量V₁,V₂,V₃對應(yīng)的電流差；

通過式(2)得到δi_x|V_j和u_x|V_j之間呈現(xiàn)正比例關(guān)系，因此，電壓合集1對應(yīng)的電流差滿足式(4)，δi_x|V_j和u_x|V_j分別表示矢量V_j對應(yīng)的dq軸強(qiáng)制響應(yīng)與dq軸定子電壓，x＝d,q；

Δi|V_1-1＝Δi|V_1-2＝Δi|V_1-3 (4)

所以當(dāng)S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量為V₁時，電壓合集1里其他基本電壓對應(yīng)的電流差根據(jù)式(5)計算；

同理當(dāng)S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量為V₂、V₃時，電壓合集1里其他基本電壓對應(yīng)的電流差根據(jù)式(6-1)、(6-2)計算；

同時電壓合集2里基本電壓對應(yīng)的電流差根據(jù)式(7)計算；

其中，Δi_d|V_j、Δi_q|V_j表示開關(guān)狀態(tài)V_j作用下的dq軸電流差，j＝1,2,…,8；

步驟D：當(dāng)S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量屬于電壓合集2時，根據(jù)式(8)計算合成到與靜止坐標(biāo)系上基本電壓矢量對應(yīng)的dq軸電流差；

其中，Δi|V_2-6、Δi|V_2-5、Δi|V_2-4分別表示電壓合集2中矢量V₆,V₅,V₄對應(yīng)的電流差；；

當(dāng)S_k-1所對應(yīng)的基本電壓矢量分別為V₆、V₅、V₄時，電壓合集2里其他基本電壓對應(yīng)的電流差根據(jù)式(9-1)、(9-2)、(9-3)計算；

同時電壓合集1里基本電壓對應(yīng)的電流差根據(jù)式(10)計算；

步驟E：將計算的不同開關(guān)狀態(tài)下的dq軸電流差存入一張包含8個不同開關(guān)狀態(tài)的電流差查找表中并替換掉表中同開關(guān)狀態(tài)的原始數(shù)據(jù)，完成電流差查找表的更新。