[发明专利]一种基于直接转矩控制预测控制的转矩计算优化方法

说明书

本发明公开了一种基于直接转矩控制预测控制的转矩计算优化方法，通过定子磁链比较器和转矩比较器确定电压矢量选择区域，将区域四等分，将定子磁链幅值和转矩值输入目标函数中选取出最小值，选择电压矢量的区间和角度，在区间表给定的区间内选择电压矢量并输出合成之后的电压矢量，根据定子磁链变化图得到定子磁链幅值，通过定子磁链幅值确定转矩公式，对转矩公式进行优化处理，通过传统转矩公式和优化转矩公式的相对误差验证其可行性。本发明优化后的转矩公式可以取代传统的转矩公式，以提高永磁同步电机直接转矩控制系统的性能，减小转矩脉动，且开关频率稳定。

技术领域

本发明属于的电压矢量调制技术领域，具体涉及一种基于直接转矩控制预测控制的转矩计算优化方法。

背景技术

直接转矩控制技术基于定子磁链坐标系并直接将转矩作为控制对象，避免了旋转坐标变换时的大量计算以及对电机参数的依赖性，其动态性能好，转矩响应时间短。

传统开关表实现的永磁同步电机直接转矩控制系统中，电压矢量在一个采样周期内持续施加，会出现实际转矩增减超出预期要求，从而造成超调脉动。

为了解决此类问题，引入预测控制，引入评价函数，从转矩误差和定子磁链误差两个方面综合考虑，并加以控制，采用空间矢量调制技术，从而实现更加理想的控制效果。

但是伴随着变量和运算函数，增加了计算运行的时间和复杂程度，故此，提出一种用于DTC预测控制的转矩计算优化方法，进而优化控制性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于直接转矩控制预测控制的转矩计算优化方法，以提高永磁同步电机直接转矩控制系统的性能，减小转矩脉动，且开关频率恒定。

本发明采用以下技术方案：

一种基于直接转矩控制预测控制的转矩计算优化方法，通过定子磁链比较器和转矩比较器确定电压矢量选择区域，将区域四等分，将定子磁链幅值和转矩值输入目标函数g中选取出min(g)，选择电压矢量的区间和角度，在区间表给定的区间内选择电压矢量并输出合成之后的电压矢量根据定子磁链变化图得到定子磁链幅值，通过定子磁链幅值确定转矩公式并进行优化处理，通过传统转矩公式和优化转矩公式的相对误差验证其可行性。

具体的，根据电压矢量对磁链作用，以及预测控制的思想，忽略定子电阻压降，施加电压矢量后，确定传统模型下一时刻k+1转矩值与下一时刻转矩角和下一时刻定子磁链幅值的关系，得到下一时刻转矩角的值δ(k+1)和下一时刻定子磁链幅值根据下一时刻转矩角的值δ(k+1)和下一时刻定子磁链幅值确定优化的下一时刻k+1的转矩T_e′(k+1)。

进一步的，定义优化的下一时刻k+1的转矩公式T_e′(k+1)如下：

其中，p为极对数，L_d为d轴电感，ψ_f为转子磁链幅值，为下一时刻定子磁链幅值，α为电压矢量与定子磁链的夹角，δ(k)为当前时刻的转矩角，为当前时刻的定子磁链幅值，为合成的电压矢量，Δt为电压矢量作用的时间。

进一步的，下一时刻转矩角的值δ(k+1)如下：

进一步的，下一时刻定子磁链幅值如下：

进一步的，根据转矩绝对误差公式得到优化转矩公式与传统转矩公式的相对误差率η，通过传统转矩公式和优化转矩公式之间的相对误差率验证优化转矩公式的可行性。

更进一步的，相对误差率η如下：

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：