[發明專利]永磁同步電機的兩相模型預測占空比控制方法

在審

• 申請號: 202210926261.0
• 申請日: 2022-08-03
• 公開（公告）號: CN115149864A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 劉群英;郭貞;夏銳;鄭潤生;許遠治;張帥琦;陳樹恒;張昌華;文安
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/20;H02P6/08;H02P6/34;H02P25/022;H02P27/06
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 溫利平

1.一種永磁同步電機的兩相模型預測占空比控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：永磁同步電機采用配置有三對橋臂、六個功率開關器件的三相兩電平電壓型逆變器驅動系統，記其逆變器開關組合S＝[S_A S_B S_C]，其中S_n＝1表示n相上橋臂功率開關器件導通，下橋臂功率開關器件斷開，S_n＝0表示n相上橋臂功率開關器件斷開，下橋臂功率開關器件導通，n＝A,B,C；記每個逆變器開關組合S＝[S_A S_B S_C]產生的電壓空間矢量為U_m，其中m＝S_A×4+S_B×2+S_C；

S2：采集當前時刻永磁同步電機的數據，包括當時時刻定子磁鏈、轉子磁鏈的大小ψ_s、ψ_r，定子磁鏈、轉子磁鏈的相位角度θ_s、θ_r，電磁轉矩T_e(k)，α，β相基準電壓V_α，V_β的幅值V_α(k)、V_β(k)；

S3：初始化定子磁鏈角度增量θ_o＝0；

S4：增加定子磁鏈角度增量，即令θ_o＝θ_o+θ_step，θ_step表示定子磁鏈角度增量的增加步長；

S5：根據以下公式計算得到定子磁鏈增量投射在虛軸正負半軸關系N_sin和實軸正負半軸關系N_cos：

S6：根據虛軸正負半軸關系N_sin和實軸正負半軸關系N_cos確定象限位置N：

當N_sin為正，N_cos為正，則象限位置N為Ⅰ；

當N_sin為負，N_cos為正，則象限位置N為Ⅱ；

當N_sin為負，N_cos為負，則象限位置N為Ⅲ；

當N_sin為正，N_cos為正，則象限位置N為Ⅵ；

S7：根據象限位置N確定α，β相的轉矩控制強度E_α和E_β：

當象限位置N為Ⅰ，轉矩控制強度E_α＝Csin(-θ_r)，

當象限位置N為Ⅱ，轉矩控制強度E_α＝Csin(π-θ_r)，

當象限位置N為Ⅲ，轉矩控制強度E_α＝Csin(π-θ_r)，

當象限位置N為Ⅵ，轉矩控制強度E_α＝Csin(-θ_r)，

S8：計算當前定子磁鏈角度增量θ_o對應的轉矩代價函數值Tcf(θ_o)：

其中，E_o表示不平衡的轉矩控制強度，計算公式如下：

T_s表示控制周期，表示目標電磁轉矩，ω表示轉子角速度頻率，R_s表示定子電阻，p_n表示極對數；

S9：判斷是否θ_o＜θ_gap，θ_gap表示定子磁鏈角度增量θ_o的搜索最大值，如果是，返回步驟S4，否則進入步驟S10；

S10：從所計算的所有轉矩代價函數值中篩選出最小值，其對應的定子磁鏈角度增量θ_o即為最優的定子磁鏈角度增量θ_opt；

S11：采用如下公式計算得到最優的α，β相的占空比d_α,opt和d_β,opt：

S12：對步驟S11計算得到的最優占空比d_α,opt和d_β,opt采用如下公式進行合成，得到最終的α，β相的占空比d_α和d_β：

S13：根據最優定子磁鏈角度增量θ_opt對應的象限位置N_opt確定α，β相的基準電壓V_α(k+1)和V_β(k+1)：

當象限位置N_opt為Ⅰ，基準電壓V_α(k+1)由電壓空間矢量U₄生成，基準電壓V_β(k+1)由電壓空間矢量U₂和U₆生成；

當象限位置N_opt為Ⅱ，基準電壓V_α由電壓空間矢量U₃生成，基準電壓V_β由電壓空間矢量U₂和U₆生成；

當象限位置N_opt為Ⅲ，基準電壓V_α(k+1)由電壓空間矢量U₃生成，基準電壓V_β(k+1)由電壓空間矢量U₁和U₅生成；

當象限位置N_opt為Ⅵ，基準電壓V_α(k+1)由電壓空間矢量U₄生成，基準電壓V_β(k+1)由電壓空間矢量U₁和U₅生成；

S14：根據占空比d_α、d_β和計算公式d_i＝u_＜n,s＞/V_i，i＝α,β，u_＜s,i＞表示相電壓空間矢量u_s在α,β坐標系方向上的電壓分量，將α，β相的基準電壓V_α(k+1)和V_β(k+1)匹配到下一時刻的相電壓空間矢量，生成永磁同步電機的PWM控制信號。