[發明專利]一種永磁同步電機時域自適應的多步預測控制方法

在審

• 申請號: 202210905747.6
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115296581A
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 汪鳳翔;魏堯;柯棟梁;于新紅;黃東曉
• 申請（專利權）人: 泉州裝備制造研究所
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/22;H02P25/022
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

本發明提供一種永磁同步電機時域自適應的多步預測控制方法，包括：構建預測電流為基礎的電流環控制算法，判斷當前采樣周期是否為控制時域內第一個采樣周期時，若是，則利用滯環對當前工作狀態進行判斷，若當前系統工作在暫態，則更新預測時域和控制時域，若系統進入穩態，則當前時域維持之前狀態，預測時域和控制時域均保持不變；進行多步模型預測和代價函數計算，選取最優矢量；否則，控制矢量保持第一個周期內選定的最優矢量不變，并根據確定的控制矢量，在線確定權重因子。本發明實現全參數控制，解決永磁同步電機模型預測控制策略權重因子整定困難問題，同時也在實際運行過程中提高永磁同步電機系統的控制性能。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機技術領域，尤其涉及一種永磁同步電機時域自適應的多步預測控制方法。

背景技術

永磁同步電機(PMSM)因具有效率高、功率密度大等諸多優點而被廣泛應用于驅動裝置。常見的用于控制永磁同步電機的算法主要有模糊控制、自適應控制、預測控制等，且一般僅通過控制權重參數實現自動調整。其中預測控制(Model PredictiveControl，簡稱MPC)是利用被控對象的精確數學模型來預測未出下一控制周期應作用的電壓矢量，使得理論上作用該電壓矢量的一個周期后，電機電流能精確跟隨指令電流值，該模型預測控制能夠使電機電流在一定范圍內獲得良好的動態和穩態響應，但是也存在一定的問題，比如在使用一段時間后，其穩定性也隨之降低。

發明內容

本發明要解決的技術問題，在于提供一種永磁同步電機時域自適應的多步預測控制方法，解決永磁同步電機模型預測控制策略權重因子整定困難問題，同時也在實際運行過程中提高永磁同步電機系統的控制性能。

本發明是這樣實現的：一種永磁同步電機時域自適應的多步預測控制方法，包括如下步驟：

步驟S1、構建預測電流為基礎的電流環控制算法，判斷當前處于控制時域內的第幾個采樣周期，若為控制時域內第一個采樣周期，則進入步驟S2，否則進入步驟S4；

步驟S2、利用滯環對當前工作狀態進行判斷，若當前系統工作在暫態，則更新預測時域和控制時域，若系統進入穩態，則當前時域維持之前狀態，預測時域和控制時域均保持不變；

步驟S3、進行多步模型預測和代價函數計算，選取最優矢量；

步驟S4、控制矢量保持第一個周期內選定的最優矢量不變，并根據確定的最優矢量，在控制時域內其他采樣周期內逐步選取權重因子，直至控制時域內最后一個采樣周期，更新模型預測過程內權重因子，從而影響最優矢量的選取。

進一步的，所述步驟S2中“利用滯環對當前工作狀態進行判斷”具體為：當轉速誤差上升并大于高位閾值時，判定當前系統工作在暫態；當轉速誤差下降并小于低位閾值時，判定系統進入穩態。

進一步的，所述步驟S2中的預測時域和控制時域具體采用如下公式得到：

其中，PH(k)和CH(k)分別為第k個采樣周期的預測時域步長和控制時域步長，ΔPH為預測時域變化步長，ΔCH為控制時域變化步長；steady-state為穩態，transient-state#1為暫態1，transient-state#2為暫態2；其中，當轉速誤差上升并大于高位閾值時，為暫態1，當轉速誤差下降并大于低位閾值時，為暫態2，其余情況均為穩態；

所述預測時域通過時間T乘以預測時域步長PH(k)得到；

所述控制時域等于時間T乘以控制時域步長CH(k)得到。

進一步的，所述預測時域變化步長ΔPH和控制時域變化步長ΔCH具體采用如下方式獲得：

ΔCH＝C₁ΔPH；