[发明专利]双参考电压单矢量开绕组永磁电机预测控制方法和设备

说明书

本发明公开了一种基于双参考电压单矢量开绕组永磁电机预测控制方法和设备。该方法首先通过电流无差拍原理计算出电机的参考电压矢量，根据参考电压矢量的位置可确定第一逆变器的电压矢量，再通过逆变器电压与电机电压之间的关系求得第二逆变器的参考电压矢量，通过第二逆变器参考电压矢量的位置确定第二逆变器的候选矢量范围。最终确定第二逆变器的电压矢量。最后将第一逆变器的电压矢量和第二逆变器的电压矢量输出。相对于传统开绕组永磁电机模型预测控制方法减小了矢量枚举法带来的计算负担。时效性更强，降低测试成本。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是指一种基于双参考电压单矢量开绕组永磁电机预测控制方法和设备。

背景技术

双边可控开绕组永磁同步发电机系统(OW-PMSG)因为其容错性能好、控制方式灵活和多电平调制效果受到越来越多的关注。但是，共直流母线拓扑结构提供了零序电流通路，使系统中存在了零序电流。零序电流会增加系统损耗和增大转矩脉动，降低整个系统的效率。因此，要想尽可能地消除零序电流，需要直接抑制零序电流。

传统矢量控制方法中PI控制器参数的调节多且复杂，而模型预测的方法可以省去零序电流环，避免复杂的参数调节。通常电流预测是通过当前电流值通过数学模型预测下一时刻的电流。对于一个两电平逆变器，有八种开关状态对应八个电压矢量，包括六个非零电压矢量和两个零电压矢量。因此，双逆变器共有8x8＝64种开关状态组合，与三电平逆变器电压矢量分布相同。由于有些组合形成的电压矢量相同，双逆变器共有19个不同的电压矢量，其中18个非零矢量和1个零矢量。要是从这19个电压矢量中通过枚举法选出最优矢量将增加整个控制算法在实际应用中的计算量。

发明内容

有鉴于前述传统开绕组永磁电机模型预测中存在的不足。本发明的目的在于提出一种基于双参考电压单矢量开绕组永磁电机预测控制方法和设备。从而减少了计算数据量，降低了PI控制器参数调节复杂度，减少了测试控制难度。

基于上述目的，本发明提供了一种基于双参考电压单矢量开绕组永磁电机预测控制方法，包括：

根据电流无差拍控制原理计算在同步旋转坐标系上的电机参考电压矢量；

根据所述电机参考电压矢量计算得到所述电机参考电压矢量的角度，从而得到所述电机参考电压矢量的位置，根据所述电机参考电压矢量的位置确定第一逆变器的电压矢量；

根据所述第一逆变器的电压矢量与所述电机参考电压矢量计算得到第二逆变器的参考电压矢量；

再根据第二逆变器的参考电压矢量在其自身所有矢量所形成的矢量六边形内的位置，确定所述第二逆变器的候选电压矢量范围和数量；

从所述第二逆变器的候选电压矢量范围中选取所述第二逆变器的电压矢量；

将所述第一逆变器的电压矢量和所述第二逆变器的电压矢量分别输入到所述第一逆变器和所述第二逆变器。

在所述同步旋转坐标系上的d轴、q轴和0轴的电机参考电压矢量的方程式为：