[发明专利]永磁同步电动机低复杂度预测控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，所述的电动机采用三相全桥逆变电路作为驱动电路，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

步骤1，设定速度参考值，根据给定的速度参考值与电动机的速度反馈值的差值进行PI调节，得到参考电流；

步骤2，采样得到电动机定子三相绕组的电流数据，将该采样数据变换到dq坐标系下的坐标；

步骤3，根据电动机转子位置角度，将三相全桥逆变电路在不同开关状态下对应的电压矢量转换到dq坐标系下；

步骤4，以步骤2得到的转换后的坐标为终点，dq坐标轴原点为起点，可得当前采样电流向量；

同样以坐标轴原点为起点，以PI调节计算得到的参考电流为终点，可得参考电流向量；

根据采样电流向量、参考电流向量的位置关系，以及电压矢量在dq坐标系下的数值，筛选在当前采样电流向量、参考电流向量之间的电压矢量；

步骤5，根据当前采样电流向量及步骤4中筛选出的电压矢量，采用离散化的永磁同步电动机通用数学模型，预测下一个时刻的定子电流预测向量，建立参考电流向量和电流预测向量之差二次型为目标函数，计算不同电压矢量对应的数值，选取令该值最小的电压矢量；

步骤6，采用目标函数最小值对应的电压矢量对电动机进行控制，得到作用于三相全桥逆变电路三个桥臂最优开关状态。

2.如权利要求1所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，其特征在于，步骤1所述的设定速度参考值，根据给定的速度参考值与电动机的速度反馈值的差值进行PI调节，得到参考电流，包括：

设定PI控制中的调节参数K_p、K_i；设定速度参考值ω^*，计算ω^*与当前时刻电动机采样转速之差e(t)＝ω^*-ω，将计算结果给PI控制器，得到当前时刻的参考电流

3.如权利要求1所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，其特征在于，步骤2所述的采样得到电动机定子三相绕组的电流数据，将该采样数据变换到dq坐标系下的坐标，包括：

采样得到三相全桥逆变电路中的电动机三相绕组的电流i_a、i_b、i_c和编码器输出的位置值θ，计算当前时刻定子电流在dq坐标系下的数值，计算方法如下：

4.如权利要求1所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，其特征在于，步骤5所述的永磁同步电动机通用数学模型，表达式为：

其中i_d、i_q为永磁同步电动机三相绕组电流在dq坐标下分量；V_d、V_q为电压矢量V在dq坐标下的分量；R_s、L_s分别为电动机定子绕组电阻和电感，ψ_f为电动机转子磁链；ω_e为永磁同步电动机的转子电角速度。

5.如权利要求1所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，其特征在于，所述的离散化的永磁同步电动机通用数学模型，表示为：

其中i_d(k+1)、i_q(k+1)为下一个时刻的定子电流预测向量值，i_d(k)、i_q(k)为当前时刻的电流采样值；T_s为采样时间。

6.如权利要求5所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法，其特征在于，步骤5所述的目标函数，表达式为：

其中，i_d^*、i_q^*为PI调节计算得到的参考电流。

7.一种基于权利要求1所述的永磁同步电动机低复杂度预测控制方法的永磁同步电动机低复杂度预测控制电路，其特征在于，包括三相永磁同步电动机、供电电源、三相全桥逆变电路、检测电路以及控制电路，其中：

所述的控制电路包括PI控制器，控制电路的输入端接收电动机的电流反馈信号和位置反馈信号，控制电路的输出端连接三相全桥逆变电路的三相电压信号的输入端；

所述的三相全桥逆变电路的输出端连接电动机的三相电压的输入端；

所述的供电电源连接在三相全桥逆变电路上，所述的检测电路包括设置在电动机上的电流传感器以及编码器；电路结构还包括与控制电路连接的人机接口电路。