[发明专利]四象限感应电机驱动系统的模型预测控制方法

权利要求书

1.一种四象限感应电机驱动系统的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别测出三相电网电压三相电网电流三相电机电流母线电压u_d和电机转速ω；

S2、在整流侧计算有功功率的给定值P*，在逆变侧计算转矩的给定值

S3、通过所述母线电压u_d计算各开关状态下的电压矢量当前时刻的值；

S4、通过所述电机转速ω和所述三相电机电流估算转子磁链然后计算定子磁链其计算公式如下：

其中，τ_r＝L_r/R_r为电机转子时间常数；R_r是电机的转子电阻；L_m、L_r、L_s分别为电机定转子互感、转子电感和定子电感；σ＝1-L_m²/L_sL_r是电机漏感系数；

S5、在逆变侧，预测下一采样时刻所有电压矢量对应定子磁链和电磁转矩T_e(k+1)，P_N为额定输出功率，是额定转矩和定子磁链，在整流侧，预测下一采样时刻有功功率P(k+1)和无功功率Q(k+1)；

S6、设计有功功率和无功功率目标函数部分：

设计转矩和磁链目标函数部分：

设计电容电压偏差抑制目标函数部分：

其中v_c1、v_c2分别为滤波电容C₁，C₂两端的电压，T_s为采样时间，且

i_c1和i_c2分别为流过电容C₁，电容C₂的电流；

S7、综合转矩、磁链和电容电压偏差抑制的目标函数：

J_m＝J_mt+λ_cJ_c

总的目标函数：

J_t＝J_m+λ_rJ_r

其中λ₀,λ_c，λ_r为Lagrange乘数，取使得总的目标函数最小化的电压矢量为最优的电压矢量，施加该电压矢量对应的开关组合到每个桥臂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，开关状态0表示该桥臂上管关闭，下管导通，状态1表示该桥臂上管导通，下管关闭；整流侧，开关状态1表示该桥臂上管导通，下管关闭，开关状态0表示该桥臂上管关闭，下管导通，在开关状态000，电压矢量为0；在开关状态100，电压矢量为2u_d/3；在开关状态110，电压矢量为在开关状态010，电压矢量为在开关状态011，电压矢量为-2u_d/3；在开关状态001，电压矢量为在开关状态101，电压矢量为在开关状态111，电压矢量为0；在逆变侧，开关状态00时，电压矢量为开关状态10时，电压矢量为开关状态01时，电压矢量为开关状态11时，电压矢量为

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S5中，下一采样时刻所有电压矢量对应定子磁链和电磁转矩T_e(k+1)的计算公式如下：

其中，k和k+1代表采样时刻；T_s是采样时间；为逆变器电压矢量；R_s是电机定子电阻；p是电机的极对数；符号Im{·}表示取该表达式的虚部。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电磁转矩T_e(k+1)的预测需要首先对电机的电流进行预测：

其中，为等效电阻；k_r＝L_m/L_r为转子互感系数；τ_σ＝σL_s/R_σ为等效时间常数，ω_e为转子转速。