[发明专利]计及最优占空比调制的永磁同步电机预测磁链控制方法

权利要求书

1.一种计及最优占空比调制的永磁同步电机预测磁链控制方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：在每一个控制周期中，利用转速PI控制器实时计算转矩参考值T_e^*；

步骤二：通过PARK坐标变换器实时计算逆变器输出d/q轴电流i_d/i_q，进而将获得的d/q轴电流输入转矩估计模块实时计算转矩T_e，然后利用转矩PI控制器实时计算负载角增量Δδ_sf；

步骤三：基于最大转矩电流比原理，通过磁链幅值参考值估计模块计算(k+1)时刻的定子磁链矢量参考幅值ψ_s^*(k+1)；

步骤四：将获得的d/q轴电流输入磁链估计模块实时获得磁链矢量ψ_sd/ψ_sq，进而将获得的磁链矢量输入负载角估计模块实时计算负载角δ_sf，然后结合负载角增量Δδ_sf获得(k+1)时刻的负载角参考值δ_sf^*(k+1)；

步骤五：将获得的(k+1)时刻磁链矢量参考幅值ψ_s^*(k+1)和负载角参考值δ_sf^*(k+1)输入定子磁链矢量参考值计算模块得到(k+1)时刻的参考磁链矢量ψ_sd^*(k+1)/ψ_sq^*(k+1)；

步骤六：将获得的(k+1)时刻的参考磁链矢量ψ_sd^*(k+1)/ψ_sq^*(k+1)、磁链矢量ψ_sd/ψ_sq和d/q轴电流i_d/i_q输入无差拍计算模块得到(k+1)时刻的参考电压矢量u_d^*(k+1)/u_q^*(k+1)；

步骤七：将获得的参考电压矢量输入电压矢量筛选模块，进而根据扇区选取两个基本非零矢量u_i(i＝1,2)；

所述步骤七中选取两个基本非零矢量u_i(i＝1,2)的方法为

根据公式(7.1)将获得的参考电压矢量经过反PARK变换得到u_α^*(k+1)/u_β^*(k+1)；进而根据公式(7.2)获得参考电压矢量在αβ轴的参考角度θ_s^*；然后将θ_s^*按[0,π/3)、[π/3,2π/3)、[2π/3,π)、[π,4π/3)、[4π/3,5π/3)、[5π/3,2π)划分为6个扇区，分别编号I、II、III、IV、V、VI，选取得到基本非零矢量u_i(i＝1,2)：

步骤八：将两个基本非零矢量u_i(i＝1,2)、磁链矢量ψ_s和零矢量u₀输入占空比计算模块得到非零矢量对应的占空比d_i(i＝1,2)；

所述步骤八中计算两个基本非零矢量对应的占空比d_i(i＝1,2)的方法为

将选取得到基本非零矢量u_i(i＝1,2)、零矢量u₀、磁链矢量ψ_sd/ψ_sq输入占空比计算模块，根据公式(8.1)计算非零矢量和零矢量分别作用时磁链沿d/q轴的变化率，进而计算公式(8.2)的有效值最小值，计算得到的占空比d_i(i＝1,2)如公式(8.3)所示：

其中，S₁₁/S₁₂分别为非零矢量/零矢量沿d轴的磁链变化率，S₂₁/S₂₂分别为非零矢量/零矢量沿q轴的磁链变化率，u_id(i＝1,2)为选取的非零矢量沿d轴的分量，u_iq(i＝1,2)为选取的非零矢量沿d轴的分量；

其中，S₁为非零矢量和零矢量沿d轴的磁链变化率之差，S₁＝S₁₁-S₁₂，S₂为非零矢量和零矢量沿q轴的磁链变化率之差，S₂＝S₂₁-S₂₂，E_r为磁链矢量有效值与磁链矢量给定值之差，ψ_sd^e为定子磁链沿d轴的初始误差，ψ_sd^e＝ψ_sd-ψ_sd^*(k+1)，ψ_sq^e为定子磁链沿q轴的初始误差，ψ_sq^e＝ψ_sq-ψ_sq^*(k+1)；

其中，C＝S₁T_s(2ψ_sd^e+S₁₂T_s)+S₂T_s(2ψ_sq^e+S₂₂T_s)，A＝S₁(-2S₁-S₁₂)+S₂(-2S₂-S₂₂)；

步骤九：将(k+1)时刻的参考磁链矢量ψ_sd^*(k+1)/ψ_sq^*(k+1)、基本电压矢量u_i(i＝1,2)、占空比d_i(i＝1,2)和磁链矢量ψ_s输入最小化目标函数模块得到所选电压矢量u_opt和占空比d_opt，进而将开关状态送给逆变器得到三相电驱动永磁同步电机；

所述步骤九中将(k+1)时刻的参考磁链矢量ψ_sd^*(k+1)/ψ_sq^*(k+1)、基本电压矢量u_i(i＝1,2)、占空比d_i(i＝1,2)和磁链矢量ψ_s输入最小化目标函数模块，选取使得公式(8.2)值取最小时的电压矢量u_opt和占空比d_opt，进而将开关状态送给逆变器得到三相电驱动永磁同步电机。