[发明专利]一种用于永磁同步电机的模型预测控制方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种用于永磁同步电机的模型预测控制方法，首先可以选定第一有效电压矢量作用于永磁同步电机，此后，在一个控制周期中第一有效电压矢量作用于永磁同步电机的作用时间外的其余时间，选用第二有效电压矢量替代现有技术的零序电压矢量作用于永磁同步电机，由于一个控制周期内作用于永磁同步电机的电压矢量都为有效电压矢量，永磁同步电机输出的电流值也更接近期望电流值，即降低了永磁同步电机输出的电流值与期望电流值之间的误差，避免了对永磁同步电机伺服系统的稳态性能产生影响。此外，本发明实施例还公开了一种用于永磁同步电机的模型预测控制装置、设备及计算机可读存储介质，效果如上。

技术领域

本发明涉及变频电源技术领域，特别涉及一种用于永磁同步电机的模型预测控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

永磁同步电机(permanent magnet syn-chronous machine，PMSM)具有扭矩大、高功率密度、高效率、动态响应快等优势，因此广泛的应用于伺服系统、机器人驱动等领域。

永磁同步电机的控制方法主要有PI调节器、滑模变结构控制、滞环控制和模型预测控制(model predictive control，MPC)等，相比于PI调节器、滑模变结构控制和滞环控制，模型预测控制简单、动态性能好，具有非线性与限制性诸多优点，在功率变换器和交流电机驱动等方面为一种有前景的控制技术。

目前，永磁同步电机伺服系统的模型预测控制实现方式为由永磁同步电机模型和逆变器模型构建永磁同步电机伺服系统的预测模型，当控制器接收到信号采集设备采集的当前永磁同步电机的指令电流、反馈电流、反馈电角度和电角速度时，首先会基于预测模型预测出下一时刻永磁同步电机的电流值，然后通过评价函数选择该电流值的d轴和q轴电流误差最小的评价函数对应的有效电压矢量，在一个控制周期内该有效电压矢量作用于永磁同步电机一段时间，该控制周期的其余时间由零序电压矢量作用于永磁同步电机。但是采用该种方法，一个控制周期内，当零序电压矢量作用于永磁同步电机时，永磁同步电机输出的电流值与期望电流值的误差较大，永磁同步电机伺服系统的稳态性能较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于永磁同步电机的模型预测控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，在一个控制周期内，减小了永磁同步电机输出的电流值与期望电流值的误差，提高了永磁同步电机伺服系统的稳态性能。

为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：

第一，本发明实施例提供了一种用于永磁同步电机的模型预测控制方法，包括：

获取当前时刻永磁同步电机的定子侧的三相电流值、电角速度和逆变器输出的多个电压矢量，并将所述三相电流值经过Clark变换和Park变换得到d轴电流值和q轴电流值；

将所述d轴电流值、所述q轴电流值、所述电角速度和各所述电压矢量输入至预先建立的永磁同步电机的预测模型，得到多个预测电流值；

利用评价函数对各所述预测电流值进行评价，选取使所述评价函数的评价结果最小的电压矢量作为第一有效电压矢量；

根据各所述电压矢量确定所述逆变器的实际电压矢量；

建立所述实际电压矢量与所述第一有效电压矢量、第二有效电压矢量、控制周期和所述第一有效电压矢量的作用时间在d轴和q轴的等式关系；

根据所述等式关系求解所述第二有效电压矢量和所述作用时间，并将所述第一有效电压矢量、所述第二有效电压矢量和所述作用时间输入至所述永磁同步电机；

所述建立所述实际电压矢量与所述第一有效电压矢量、第二有效电压矢量、控制周期和所述第一有效电压矢量的作用时间在d轴和q轴的等式关系包括：