[发明专利]一种基于占空比的模型预测转矩控制方法

权利要求书

1.一种基于占空比的模型预测转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)在k时刻，由控制系统对电机转子电角速度ω_e，转子位置角θ，电机ABC三相电流i_A(k)、i_B(k)和i_C(k)，直流母线电压u_dc(k)进行采样，并求解ABC三相电流的d、q轴分量i_d(k)和i_q(k)；

2)将转速误差Δω_e通过PI调节器计算得到电磁转矩参考值T_e^*，定子磁链参考值ψ_s^*通过MTPA方法得到；

3)根据得到的ABC三相电流的d、q轴分量i_d(k)和i_q(k)，利用转矩公式得到k时刻的电磁转矩值T_e(k)，利用定子磁链计算公式计算得到k时刻定子磁链的d轴和q轴分量分别为ψ_d(k)和ψ_q(k)，根据坐标变换将定子磁链的d轴和q轴分量变换到α轴和β轴得到定子磁链在α轴和β轴的分量ψ_α(k)和ψ_β(k)，然后根据ψ_α(k)和ψ_β(k)求出磁链幅值ψ_s(k)和磁链角度θ_s；利用电磁转矩参考值T_e^*和定子磁链参考值ψ_s^*，求得k时刻的转矩误差T_{e_error}和磁链误差ψ_{s_error}；

4)根据转矩误差T_{e_error}和磁链误差ψ_{s_error}选择扇区，将扇区内的3个矢量构成有限控制集的待选矢量；

5)将三个待选矢量带入到电机模型中，分别预测三个待选矢量下一控制周期的d轴和q轴电流值i_d1(k+1)、i_d2(k+1)、i_d3(k+1)和i_q1(k+1)、i_q2(k+1)、i_q3(k+1)，根据电磁转矩和定子磁链的计算公式预测得到在三个待选矢量的作用下，下一控制周期的电磁转矩分别为T_e1(k+1)、T_e2(k+1)、T_e3(k+1)和定子磁链分别为ψ_s1(k+1)、ψ_s2(k+1)、ψ_s3(k+1)，从而得到三个待选矢量在一个控制周期转矩的变化量分别为ΔT_e1、ΔT_e2、ΔT_e3和磁链的变化量分别为Δψ_s1、Δψ_s2、Δψ_s3，用转矩误差T_{e_error}除以一个控制周期转矩的变化量，求得k+1时刻转矩达到无差拍时，三个待选矢量的转矩占空比分别为D_T1、D_T2、D_T3，用磁链误差ψ_{s_error}除以一个控制周期磁链的变化量，求得磁链达到无差拍时，三个待选矢量的磁链占空比分别为D_ψ1、D_ψ2、D_ψ3，对求得的所有转矩占空比和磁链占空比进行限幅处理，限制幅值在0～1之间；

6)利用转矩占空比D_T1、D_T2、D_T3和磁链占空比D_ψ1、D_ψ2、D_ψ3，得到每个矢量转矩占空比与对应的磁链占空比的差值D_error1、D_error2、D_error3，选择三个待选矢量中最优的一个作为最优矢量；

7)根据最优矢量，得到最优矢量的α轴和β轴分量V_α，V_β，最优矢量的占空比选择转矩占空比D_T，将最优矢量的α轴和β轴分量V_α，V_β与转矩占空比D_T相乘，将得到的结果在下一控制周期输出作用于电机，并返回步骤1)～步骤7)，以此循环。