[发明专利]双矢量绕组开路永磁同步电机电流预测控制方法和设备

说明书

本发明公开了一种基于双矢量绕组开路永磁同步电机电流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，通过电机电压矢量与逆变器电压矢量之间的关系可以计算得到第二个逆变器的参考电压矢量。根据第二逆变器参考电压矢量在其六边形内的位置确定两个非零矢量，从而得到第二逆变器候选电压矢量的范围和数目，将所述第二逆变器电压矢量的两两组合，通过计算确定最优的矢量组合。最后将第一逆变器的电压矢量和第二逆变器的电压矢量组合输出。从而有效地抑制绕组开路永磁同步电机电流预测时的零序电流，减小电流脉动，提高稳态性能。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矢量绕组开路永磁同步 电机电流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。

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。双逆变 器共有19个不同的电压矢量，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。而且传统矢量控制方法 中变频器参数的调节多且复杂，并且共直流母线双边可控开绕组永磁同步发 电机系统中存在的零序电流不易控制，电流脉动高等问题。

发明内容

为了有效地抑制共直流母线拓扑绕组开路永磁同步电机的零序电流，减 小电流脉动，提高稳态性能，同时减少计算量。本发明的目的在于提出一种 基于双矢量绕组开路永磁同步电机的电流预测控制方法和设备。

基于上述目的，本发明提供了一种基于双矢量绕组开路永磁同步电机电 流预测控制方法，其特征在于，包括：

根据电流无差拍控制原理在同步旋转坐标系上计算电机参考电压矢量；

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；

再根据所述第二逆变器的参考电压矢量在其形成的矢量六边形内的位置， 获得至少两个非零矢量，从而确定所述第二逆变器的候选电压矢量范围和数 量；

在所述第二逆变器的候选电压矢量中进行电压矢量两两组合；计算在一 个周期内每种组合两个候选电压矢量分别作用时间；

再根据所述时间计算得到预测电流；当所述预测电流目标函数的值最小， 所用的预测电流所对应的电压矢量组合被选为第二逆变器的电压矢量组合；

将所述第一逆变器的电压矢量和所述第二逆变器的最优电压矢量组合分 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：