[发明专利]一种永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)定义f_dq＝f_d+j·f_q，其中j为虚数单位，f表示电压v、电流i或者磁链ψ；

(2)获取k时刻电机的相电流i_abc、相电压v_abc、转速信号和转子位置θ_e(k)，并通过坐标变换得到同步旋转坐标系下电机的电流i_dq(k)和电压v_dq(k)；所述相电压根据控制信号直接计算；所述转速信号包括转子实际转速n(k)和电角速度ω_e(k)；

(3)设计电流观测器和磁链观测器，利用k时刻电机的电流电压测量值i_dq(k)、v_dq(k)预测k+1时刻电机的电流和定子磁链并结合电机极对数p进一步计算k+1时刻电机电磁转矩

(4)利用给定转速n^*与实际转速n(k)，通过转速环控制器计算电磁转矩给定值T_e^*，并进一步计算电磁转矩给定值与k+1时刻预测值的偏差ΔT_e：

(5)计算k+1时刻定子磁链幅值的平方

计算定子磁链幅值平方的给定与的偏差Δ(ψ_s²)：

(6)通过无差拍转矩预测控制器计算电机的控制信号，即电压给定v_d^*、v_q^*，并通过Park逆变换和空间矢量脉宽调制生成开关信号驱动逆变器给电机供电。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，坐标变换包括Clarke变换和Park变换。

3.根据权利要求1所述的永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，其特征在于，步骤(6)中，所述无差拍转矩预测控制器基于电磁转矩的差分方程、定子磁链幅值平方的差分方程以及电压给定计算方法实现控制。

4.根据权利要求3所述的永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，其特征在于，所述电磁转矩的差分方程的计算方法为：

永磁同步电机电磁转矩T_e与同步旋转坐标系下定子电流i_dq的关系为：

其中，ψ_pm、L_d和L_d分别为转子永磁体提供的永磁磁链、直轴电感和交轴电感；

求得电磁转矩的微分：

已知永磁同步电机的相电压v_dq相电流i_dq关系为

其中，R_s为定子绕组相电阻；

将(式1)、(式2)代入电磁转矩的微分，消去电流微分项，化简得：

设电机的控制周期为T_s，在k+1时刻将电磁转矩的微分方程转换成差分方程并整理化简，得电磁转矩的差分方程：

M·v_d(k+1)+N·v_q(k+1)＝T_e(k+2)-T_e(k+1)+M·P-N·Q (式3)

其中，P＝ω_e(k+1)L_qi_q(k+1)-R_si_d(k+1)，Q＝ω_e(k+1)L_di_d(k+1)+ω_e(k+1)ψ_pm+R_si_q(k+1)。