[发明专利]一种混合励磁同步电机多目标优化预测控制方法

说明书

本发明公开了一种混合励磁同步电机多目标优化预测控制方法，具体为：在当前k时刻从电机主电路采集电流，电压信号，送入控制器处理，对电机进行准确初始位置检测，得出转子位置角和角速度；将采集的三相电流变换到d‑q坐标系下；将k时刻的角速度及电流值送入多目标优化预测控制模块，根据离散化后的混合励磁同步电机状态方程及主功率变换器和励磁功率变换器的开关信号预测21组k+1时刻的角速度及电流值；选取使评估函数最小的角速度及电流预测值和相应的开关状态，驱动主功率变换器和励磁功率变换器。本发明使电机转矩波动更小、过载能力更强，驱动系统鲁棒性更强、动态响应速度更快，实现多个目标综合最优，提高了系统效率，控制简单。

技术领域

本发明属于混合励磁同步电机控制技术领域，具体涉及一种混合励磁同步电机多目标优化预测控制方法。

背景技术

为了解决永磁同步电机气隙磁通难以调节的问题，20世纪80年代末美国学者提出混合励磁同步电机的概念。混合励磁同步电机内部存在两种励磁源—永磁励磁源和电励磁源，结合了永磁同步电机与电励磁同步电机的优点，同时又回避了两者的缺点。混合励磁同步电机气隙磁通由两种励磁源提供，永磁体提供气隙磁通的主要部分，通过电励磁绕组通入不同大小和方向的电流调节气隙磁场。当电励磁绕组通入正向励磁电流时，增大电磁转矩，提高电机带载能力；当电励磁绕组通入反向励磁电流时，削弱气隙磁场达到弱磁升速的目的，拓宽了电机调速范围。

混合励磁同步电机具有功率/转矩密度高，起动转矩大，低速大转矩，过载能力强，调速范围宽等特点，适合作为电动汽车电驱动系统用驱动电机。电动汽车电驱动系统对鲁棒性、快速性及效率等均有极高的要求，因此提高混合励磁同步电机驱动系统的鲁棒性、快速响应能力及效率对该类电机在电动汽车领域的应用非常重要。混合励磁同步电机电枢磁场、永磁磁场与励磁磁场三者高度耦合，非线性程度高，解耦非常困难。电动汽车行驶工况复杂，速度和负载变化频繁，且负载呈典型的非周期性，所以传统的线性PI控制器很难保证系统参数变化及负载扰动下混合励磁同步电机控制系统的鲁棒性和快速响应能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合励磁同步电机多目标优化预测控制方法，解决了现有混合励磁同步电机控制技术中存在的鲁棒性差、动态响应慢、效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种混合励磁同步电机多目标优化预测控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：在当前k时刻从电机主电路采集相电流i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)和励磁电流i_f(k)，母线电压U_dc(k)和励磁电压U_f(k)，将采集到的信号经电压跟随、滤波、偏置及过压保护调理后送入控制器进行处理，检测电机准确初始位置，送入控制器计算得到电机转子位置角θ_r(k)和角速度ω_r(k)；

步骤2：将步骤1得到的相电流i_a(k)、i_b(k)、i_c(k)经A/D转换后，采用Park变换得到两相旋转坐标系下的定子直轴电流i_d(k)和交轴电流i_q(k)；

步骤3：将给定转速ω^*、步骤1得到的励磁电流i_f(k)和角速度ω_r(k)、步骤2得到的直轴电流i_d(k)和交轴电流i_q(k)送入多目标优化预测模块；

步骤4：离散化混合励磁同步电机状态方程，求出k+1时刻角速度及电流预测表达式；