基于模型预测的开关磁链永磁同步电机的转矩控制方法

摘要

本发明公开了一种基于模型预测的开关磁链永磁同步电机的转矩控制方法，包括如下步骤：对电机逆变器的开关管状态进行组合得到八组开关矢量信号；在当前时刻k，在每一组逆变器开关矢量信号下，预测下一时刻k+1的p相绕组电流得到d轴和q轴的电流预测值i_d^k+1和i_q^k+1；预测下一时刻k+1的电机转矩和电机磁链计算成本函数得到成本函数最小时的逆变器开关矢量信号；定义根据m的值，控制单个采样周期内成本函数最小时的逆变器开关矢量信号的有效作用时间，完成对开关磁链永磁同步电机的转矩控制。该方法能精确控制逆变器开关矢量变化，使电机转矩波动和磁链波动最小，且通过占空比调节逆变器开关的有效作用时间，从而能有效降低逆变器的开关频率。

主权项

1.一种基于模型预测的开关磁链永磁同步电机的转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对电机逆变器的开关管状态进行组合，得到八组逆变器开关矢量信号；（2）在当前时刻k，分别在每一组逆变器开关矢量信号下，采集开关磁链永磁同步电机的p相绕组电压p相绕组电流和转子角速度ω_r，预测下一时刻k+1的p相绕组电流其中，p表示电机A、B和C相；（3）分别在每一组逆变器开关矢量信号下，根据下一时刻k+1的p相绕组电流结合定转子绕组坐标变换原理，得到下一时刻k+1的d轴和q轴的电流预测值i_d^k+1和i_q^k+1；（4）分别在每一组逆变器开关矢量信号下，由下一时刻k+1的p相绕组电流d轴电流预测值i_d^k+1和q轴电流预测值i_q^k+1，预测下一时刻k+1的电机转矩和电机磁链（5）分别在每一组逆变器开关矢量信号下，计算成本函数$G=|T_e^{*}-T_e^{k+1}|+k_1\left|\right|{\psi }_s^{*}|-|{\psi }_s^{k+1}\left|\right|+A\left(\right|T_e^{*}-T_e^{k+N}|+k_1|\left|{\psi }_s^{*}\right|-\left|{\psi }_s^{k+N}\right|\left|\right),$得到成本函数最小时的逆变器开关矢量信号，其中，和分别为电机转矩和电机磁链的参考值，k1为额定转矩和额定磁链的比值，和分别为K+N时刻的电机转矩和电机磁链的预测值，N为正整数，A为第N状态电机转矩和电机磁链的误差调节系数；（6）定义其中，C_T和C_ψ分别是转矩调整因数和磁链调整因数，根据m的值，控制单个采样周期内成本函数最小时的逆变器开关矢量信号的有效作用时间，以降低逆变器的开关频率，完成对开关磁链永磁同步电机的转矩控制。