[发明专利]空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法

说明书

本发明涉及一种空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法，先基于表面式永磁同步电机获得转矩和定子磁链的简化计算公式；根据获得的简化计算公式推导得出实现无差拍控制的理想电压矢量的角度和幅值；基于理想电压矢量的角度和幅值，采用空间矢量调制和快速矢量选择相结合的方法产生出基本电压矢量，完成无差拍控制。本发明先根据无差拍思想与转矩简化模型，推导并计算得到理想电压矢量的角度与幅值，使用空间矢量调制与快速矢量选择相结合的方法生成基本电压矢量，以减小电压矢量无法调制所带来的影响，消除控制滞后的影响，提高永磁同步电机系统的性能，减小响应时间，实现精确控制。

技术领域

本发明属于电机控制领域，具体涉及一种空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法。

背景技术

永磁同步电机无差拍预测控制是基于对象数学模型的控制，其主要思想是基于当前拍的参数，施加相应的电压矢量，使下一时刻的转矩与磁链和其参考值分别相等。传统的永磁同步电机转矩控制系统中，想实现相应的控制必然存在着一拍滞后的影响，而无差拍控制则可以消除控制滞后的影响，提升系统响应的快速性和运行的平稳性。

传统的永磁同步电机无差拍预测控制通常基于离散化模型，但模型相对复杂，增加了计算运行的时间和复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种空间矢量调制与快速矢量选择相结合的无差拍控制方法，简化模型，能够减少响应时间。

为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤一：基于表面式永磁同步电机获得转矩和定子磁链的简化计算公式；

步骤二：根据步骤一获得的简化计算公式推导得出实现无差拍控制的理想电压矢量的角度和幅值；

步骤三：基于理想电压矢量的角度和幅值，采用空间矢量调制和快速矢量选择相结合的方法产生出基本电压矢量，完成无差拍控制。

进一步地，转矩和定子磁链的简化计算公式的获得步骤具体包括：

首先定义当前时刻为k，下一时刻为k+1，转矩值与转矩角和定子磁链幅值的关系如式(1)所示：

其中，p为极对数，ψ_f为转子磁链幅值，T_e(k+1)为下一时刻的转矩，为下一时刻的定子磁链幅值，δ(k+1)为下一时刻的转矩角；

下一时刻的定子磁链幅值如式(2)所示：

其中，为k时刻的定子磁链幅值，为k时刻施加的电压矢量的幅值，Δt为施加电压矢量的时间，α为施加的电压矢量在静止坐标系中与x轴的夹角；

定义q如式(3)所示：

下一时刻的转矩角的值如式(4)如下：

传统模型下一时刻的转矩值能够写成如式(5)所示：

其中，L_d为d轴电感，式(5)经简化后获得转矩和定子磁链的简化计算公式。

进一步地，步骤一中转矩和定子磁链的简化计算公式为：

进一步地，步骤二中，实现无差拍控制的理想电压矢量的角度和幅值的推导过程如下：

表面式永磁同步电机下一时刻理想的定子磁链与转矩值与下一时刻定子磁链与转矩的参考值相等，即