[发明专利]一种基于永磁同步电机转矩预测控制方法

说明书

一种基于永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，通过采集的永磁同步电机的三相定子电流、直流侧电压，并结合转速通过PI调节得到参考转矩指令，参考转矩指令通过计算可得电动机参考定子磁链的幅值，通过变流器的驱动信号估算出αβ轴下定子磁链和转矩，结合反park变换得出在αβ轴下的转子磁链分量，通过滚动优化等计算，可得到下一时刻的驱动信号，通过下一时刻的驱动信号控制三个上下管的开通，本发明设计合理、实用性强、操作简单，并且无需计算下一时刻的电流预测值，从而避免了由于坐标变换导致的计算量大、计算过程复杂的问题，从而减少了计算量，大大简化了计算量，还避免了由于滞环控制导致的转矩和磁链产生脉动较大、控制转矩响应较慢等问题。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机技术领域，尤其是一种基于永磁同步电机转矩预测控制方法。

背景技术

现有电机主要分为两类：直流电机和交流电机，根据结构和工作原理的不同，交流电机可以分为交流异步电机和同步电机，随着永磁材料性能的提高和价格的下降，永磁同步电机应用越来越广泛，并且由于永磁同步电机具有以高功率因素、高效率、低能耗、结构简单、体积小、较硬的机械特性、较快的动态响应速度、控制方法简单、运行可靠等优点，所以永磁同步电机使用范围广泛；

现有永磁同步电机的控制方法中矢量控制和直接转矩控制较为成熟，但是直接转矩控制是基于对磁链和转矩的滞环控制，根据滞环比较结果采用查表的方法选择基本电压矢量，这会使转矩和磁链产生较大脉动；

矢量控制转矩响应较慢，含有复杂的坐标变换，控制结构复杂等问题，随着数字信号处理器等控制芯片计算能力的大幅提高，现有的转矩预测控制显然不能满足需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于永磁同步电机转矩预测控制方法。

本发明的技术方案为：一种基于永磁同步电机转矩预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)、通过电流传感器获取k时刻永磁同步电机的三相定子电流i_sa(k)、i_sb(k)、i_sc(k)，并且通过电压传感器获取永磁同步电机直流侧电压U_dc，并且通过编码器获取永磁同步电机的转速ω；

S2)、通过将转速ω与参考转速ω^*做差后经PI调节器输出得到参考转矩指令T_e^*；

S3)、通过参考转矩指令T_e^*计算得到参考定子磁链ψ_s^*，其计算公式如下：

其中，P为极对数，ψ_f为转子磁链，|ψ_s^*|为参考定子磁链幅值，L_s为定子电感；

S4)、通过计算参考定子磁链相位角θ，利用极坐标系得到参考定子磁链ψ_s^*在αβ轴下的分量ψ_sα^*、ψ_sβ^*，其中，参考定子磁链相位角θ计算公式如下：

θ＝arctan(L_sT_e^*/(1.5Pψ_f²))+ωt，