[發明專利]計及矢量分區篩選的三電平電摩電機預測控制方法

在審

• 申請號: 202111361523.5
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114244223A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 顧春鋒;羅瀟;奚慧;徐寅哲;趙震宇;王威;盛方正;高伯陽;陸亭華;張華富;楊永華
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P27/12;H02P25/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 包姝晴;朱成之

本發明公開了一種計及矢量分區篩選的三電平電摩電機預測控制方法，包括：確定dq軸的電流參考值，并確定當前時刻dq軸的定子電流分量；分別確定當前時刻αβ軸和dq軸的反電動勢；根據當前時刻αβ軸的反電動勢確定若干個備選電壓矢量；確定當前時刻若干個備選電壓矢量分別對應的dq軸的定子電壓；根據當前時刻dq軸的定子電流分量、反電動勢和定子電壓確定若干個備選電壓矢量分別對應的下一時刻dq軸的定子電流預測值；根據dq軸的電流參考值和若干個定子電流預測值確定價值函數最小值；根據價值函數最小值確定相應的電壓矢量，并根據電壓矢量進行電摩電機預測控制。本發明可提高電摩電機的控制性能，并能夠解決應用三電平逆變器帶來的較大計算負擔問題。

技術領域

本發明涉及電機驅動及控制技術領域，尤其涉及一種計及矢量分區篩選的三電平電摩電機預測控制方法。

背景技術

隨著全世界范圍內石油能源短缺和環境污染問題的日益加劇，一種以電能為核心動力能源的電車有望成為取代燃油車的新一代代步工具。其中，電動摩托車相較于電動汽車而言具有價格更低、停放更方便等優點，成為人們短途出行的理想交通工具，因此，進一步研究一種高效的電摩電機驅動方法對推進電動摩托車的應用具有積極意義。

目前，市面上常見的電摩電機為直流電動機，具有響應速度快、啟動扭矩大等優點。而傳統有刷直流電機中的碳刷和整流器在電機轉動過程中會產生火花和碳粉，使其在電動摩托車中的應用收到了限制，因此，一種不需要碳刷和整流器的無刷電摩電機在電動摩托車中受到了廣泛應用。傳統的電摩電機控制方法為方波控制，通過六步換相，能夠獲得接近方波的電流波形，具有控制簡單、硬件需求低的優點，但是存在電機的扭矩波動大、效率低下等缺陷；在一些對于電機性能要求較高的場合中，正弦波控制方法是一種更好的控制策略，由于正弦波控制策略能夠輸出三相正弦波電壓，不存在方波控制中的換相問題，因此能夠獲得更低的轉矩脈動、更小的電流紋波和更平穩的轉速，但是也存在對控制器的要求高，難以充分發揮電機效率的缺陷；矢量控制是一種能夠進一步提高電摩電機控制性能的算法，能夠實現最大轉矩電流比輸出，提高電機的工作效率，但是其算法復雜，且對電機參數的依賴性較大。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提供一種計及矢量分區篩選的三電平電摩電機預測控制方法，通過將三電平逆變器應用于電摩電機控制中，以提高電摩電機的控制性能，并同時通過矢量分區篩選解決了應用三電平逆變器帶來的較大計算負擔問題。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種計及矢量分區篩選的三電平電摩電機預測控制方法，包括：步驟S1：確定所述三電平電摩電機的dq軸的電流參考值，并確定當前時刻dq軸的定子電流分量；步驟S2：分別確定當前時刻所述三電平電摩電機的αβ軸和dq軸的反電動勢；步驟S3：根據當前時刻αβ軸的所述反電動勢確定參與價值函數滾動優化的若干個備選電壓矢量；步驟S4：確定當前時刻若干個所述備選電壓矢量分別對應的dq軸的定子電壓；步驟S5：根據當前時刻dq軸的所述定子電流分量、所述反電動勢和所述定子電壓確定若干個所述備選電壓矢量分別對應的下一時刻dq軸的定子電流預測值；步驟S6：根據dq軸的所述電流參考值和若干個所述定子電流預測值確定價值函數最小值；步驟S7：根據所述價值函數最小值確定相應的電壓矢量，并根據所述電壓矢量進行電摩電機預測控制。

可選的，所述步驟S1中，確定所述三電平電摩電機的dq軸的電流參考值的步驟，包括：步驟S11：獲取所述三電平電摩電機的給定轉速，并通過編碼器采集所述三電平電摩電機的實際轉速；步驟S12：根據所述給定轉速和所述實際轉速確定所述三電平電摩電機的dq軸的電流參考值。

可選的，所述步驟S1中，確定當前時刻dq軸的定子電流分量的步驟，包括：步驟S13：獲取所述三電平電摩電機的電角度和當前時刻的實際三相定子電流；步驟S14：根據所述實際三相定子電流確定αβ軸的定子電流分量；步驟S15：根據所述電角度和αβ軸的所述定子電流分量確定當前時刻dq軸的定子電流分量。