[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

说明书

本发明公开了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，通过将磁链矢量的有效值最小化原理引入到基本电压矢量的占空比计算中，并结合电压矢量筛选方法，可在降低处理器计算时间的同时有效抑制转矩和磁链脉动，提高系统的可靠性和稳态性能。首先将转矩增量转化为负载角增量，将控制目标统一为定子磁链矢量；然后根据无差拍思想进行基本电压矢量筛选，在减小备选矢量的前提下可以快速计算出有效电压矢量的作用时间；进而通过磁链矢量的有效值最小化原理计算出电压矢量的占空比，并根据磁链矢量的综合误差确定所选电压矢量和矢量占空比，有效抑制转矩和磁链脉动。

技术领域

本发明涉及一种电机预测磁链控制方法，特别是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。

背景技术

有限状态集模型预测控制是一种基于系统动态模型的计算，可根据不同设计要求设计价值函数，由于概念简单，动态响应快，易于考虑系统的约束以及具有优秀的多变量控制能力等优点，近些年吸引了国内外大量学者对其在电力传动领域的应用近些了研究。传统的模型预测控制目标函数包含转矩和磁链不同量纲的控制变量，需要繁复的权重系数调试；专注于转矩增量控制而对定子磁链的增量作近似处理，导致较大磁链控制偏差；每个控制周期施加一个电压矢量，转矩和磁链脉动较大，稳定性能相对较差。因此，研究一种能够实现算法复杂度减小、转矩脉动降低、磁链控制精度提高和权重系数消除的预测控制算法有着广阔的发展前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供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，用于电机驱动系统的转矩和磁链脉动抑制。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

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

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)；