[发明专利]一种永磁同步电机模型预测电流控制方法

说明书

本发明提供了一种永磁同步电机模型预测电流控制方法，其基于零电压矢量作用时永磁同步电机的电流轨迹，建立了新坐标系α’β’，并提出了基于电流轨迹的模型预测电流控制方法。在坐标系α’β’中，计算参考电流与其坐标原点之间的误差δ₀，如果δ₀小于等于δ_opt，则最优电压矢量应为零电压矢量；相反，如果δ₀大于δ_opt，则最优电压矢量应是在α’β’坐标系中与参考电流方向相同的非零电压矢量。基于电流轨迹的模型预测电流控制方法只有零电压矢量作用下的电流轨迹需要预测，能够明显降低计算量提高控制实时性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机模型预测电流控制方法。

背景技术

模型预测电流控制是在电流滞环控制的基础上发展起来的，具有响应速度快、控制算法简单的优点，其基于永磁同步电机的离散数学模型，利用逆变器输出状态有限的特性，根据当前时刻的采样电流值来预测不同电压矢量作用时的下一时刻电流值，通过评价函数选择出使定子电流误差最小的最优电压矢量。此外，模型预测电流控制能够灵活处理系统约束条件，保证了整个控制系统的优良性能。

传统的模型预测电流控制需要预测所有的电压矢量作用下的电流轨迹并计算其评价函数，因此存在计算量较大的问题，尚需要一种能够降低永磁同步电机模型预测电流控制过程中的计算量，并同时提高实时性的方法。

发明内容

针对上述本领域中存在的技术问题，本发明提供了一种永磁同步电机模型预测电流控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、建立永磁同步电机在定子αβ两相静止坐标系下的数学模型；

步骤二、对所述永磁同步电机的电流轨迹进行预测；

步骤三、根据逆变器输出零电压矢量作用一个采样周期后的电流轨迹建立α’β’坐标系。

步骤四、确定所述α’β’坐标系中的最优电压矢量；

步骤五、基于所确定的最优电压矢量对参考电流进行追踪控制。

进一步地，所述步骤一中建立永磁同步电机在定子αβ两相静止坐标系下的数学模型，具体包括：

模型基于以下几点假设：

(1)定子绕组为Y型连接，且通以对称的三相正弦交流电；

(2)电感量随转子位置按正弦规律变化；

(3)忽略交直轴之间的互感；

(4)铁心饱和及电机参数变化忽略不计；

所述模型可表示为：

e_α＝-λ_fω_r sinθ_r

e_β＝λ_fω_rcosθ_r (2)

式中，V_α，V_β是定子两相静止坐标系下逆变器的输出电压；i_α、i_β是永磁同步电机在定子两相静止坐标系下的电流；R_s是定子绕组阻值；L_s是定子绕组电感；λ_f是永磁体主磁通；θ_r是转子位置；ω_r是转子旋转电角速度；e_α、e_β是永磁同步电机转子旋转时产生的反电动势；t是时间。