[發明專利]一種基于三電平虛擬矢量的模型預測直接轉矩控制方法

有效

• 申請號: 202111351650.7
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN113965123B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 金濤;宋慧慶
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02P21/13
• 分類號: H02P21/13;H02P21/14;H02P21/18;H02P21/20;H02P21/30;H02P27/12;H02P25/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

1.一種基于三電平虛擬矢量的模型預測直接轉矩控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1、通過傳感器獲得當前時刻變量的采樣值，其中包括三相電流i_a(k)，i_b(k)，i_c(k)，感應電機的轉子轉速ω_r；并通過坐標變換，得到i_α(k)和i_β(k)，其公式如(1)所示：

步驟S2、將步驟S1中得到的采樣值通過電流型磁鏈觀測器，并進行離散化，得到的表達式如公式(2)、(3)所示，其中先通過式(2)獲得轉子磁鏈Ψ_r(k)，再利用定轉子磁鏈關系獲得定子磁鏈Ψ_s(k)，其中T_s為周期，L_m、L_r、L_s分別為互感、轉子電感、定子電感，τ_r＝L_r/R_r為轉子時間常數，R_r為轉子電阻；

ψ_r(k)＝(1-T_s/τ_r)ψ_r(k-1)-jω_rT_sψ_r(k-1)+L_mT_si_s(k)/τ_r??????????????????(2)

ψ_s(k)＝L_m/L_r*(ψ_r(k)-L_mi_s(k))+L_si_s(k)????????????????????????(3)

步驟S3、由步驟S2中得到的當前時刻定轉子磁鏈，經過一拍延時，獲得下一時刻的定轉子磁鏈及定子電流表達式，表達式如公式(4)、(5)、(6)所示；其中v_s(x_opt)是上一時刻的最優矢量，通過電壓重構將上一時刻的最優電壓矢量應用于當前時刻，來預測下一時刻的定子電流，其中R_s為定子電阻，τ_σ＝σ*L_s/R_σ，R_σ＝R_s+k_r²*R_r,k_r＝L_m/L_r；

ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_sv_s(x_opt)-R_sT_si_s(k+1)???????????????????????(5)

步驟S4、通過步驟S3，將獲得的k+1時刻的定轉子磁鏈Ψ_s(k+1)和定子電流i_s(k+1)，并通過篩選出的矢量進行模型預測，得到6個k+2時刻的定子磁鏈Ψ_s(k+2)、定子電流i_s(k+2)及電磁轉矩T_e(k+2)；預測模型表達式如公式(7)、(8)、(9)所示，其中n_p為異步電機的極對數;

ψ_s(k+2)＝ψ_s(k+1)+T_sv_s(x_opt)-R_sT_si_s(k+1)?????????????????????(7)

i_s(k+2)＝(k_r(1/τ_r-jω)ψ_r(k+1)+v_s(x_opt))T_s/(τ_σR_σ)+(1-T_s/τ_σ)i_s(k+1)???(8)

步驟S5、由步驟S4中得到的6個k+2時刻的值帶入到公式(10)所示的代價函數當中，得到的最小值所對應的電壓矢量即為最優電壓矢量，將最優電壓矢量作用于逆變器，其中k_Ψ是權重因子：

J＝|T_e^*-T_e(k+2)|+k_ψ|ψ_s^*-ψ_s(k+2)|??????????????????????(10)

T_e^*為電磁轉矩參考值,Ψ_s^*為定子磁鏈參考值。