[发明专利]一种无差拍预测控制近似替代电压矢量简化选择方法

权利要求书

1.一种无差拍预测控制近似替代电压矢量简化选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：基于表面式永磁同步电机无差拍预测控制，推导计算磁链和转矩无差拍控制理想施加电压矢量的角度和幅值；

步骤二：在获得理想施加电压矢量后，根据该理想施加电压矢量的角度判断该理想施加电压矢量所处的扇区，则确定备选电压矢量集合为该电压矢量与零电压矢量；

步骤三：根据该理想电压矢量的幅值在备选非零电压矢量的投影判断替代电压矢量选择施加零电压矢量还是非零电压矢量：如果投影值小于等于阈值，则输出零电压矢量来替代理想电压矢量，如果投影值大于阈值，则输出非零电压矢量替代理想电压矢量；

步骤一中，在定子磁链坐标系下，表面式永磁同步电机的磁链简化模型如下式1.1所示：

公式中，是当前k时刻定子磁链的幅值，是k+1时刻的定子磁链幅值,是当前要施加的电压矢量幅值，Δt是该电压矢量施加的作用时间，α是电压矢量与定子磁链矢量之间的夹角；

表面式永磁同步电机的转矩预测简化模型如下式1.2所示：

公式中，T_e(k+1)是k+1时刻的电机转矩，p是电机的极对数，ψ_f是永磁体磁链，是当前k时刻定子磁链的幅值，L_d为d轴定子电感，α是电压矢量与定子磁链矢量之间的夹角，δ(k)是当前k时刻的转矩角；

步骤一中，磁链和转矩无差拍控制下，理想的下一时刻磁链和转矩为下一时刻磁链和转矩参考值，如下式1.3所示：

和是下一时刻磁链和转矩的参考值；

在采样频率高的条件下，下一时刻磁链和转矩参考值为当前时刻磁链和转矩参考值，如下式1.4所示：

和是当前k时刻磁链和转矩的参考值；

由此可知，磁链和转矩理想偏差如下式1.5所示：

和T_e(k)是当前k时刻的磁链和转矩值，和是磁链和转矩的理想偏差；

根据表面式永磁同步电机的磁链和转矩预测简化模型，得到磁链和转矩预测偏差如下式1.6所示：

由磁链和转矩无差拍控制定义可知，磁链和转矩理想偏差应与磁链和转矩预测偏差相等，则得到：

由公式1.7得到：

将公式1.9代入至公式1.8得到：

由公式1.10得到：

由公式1.11得到：

电压矢量角度如下式1.13所示：

α∈[0°,360°] 1.13

正切函数y＝tanα为周期为180°的周期函数，在[0°,360°]期间求得两个α，需要判断进行取舍；由于则通过与cosα是否同号来判断角度选择α或α+180°；

确定得到理想施加电压矢量的角度，则求得理想施加电压矢量的幅值，如下式1.14所示：

因此，求得磁链和转矩无差拍控制唯一的理想施加电压矢量。

2.根据权利要求1所述的一种无差拍预测控制近似替代电压矢量简化选择方法，其特征在于，步骤二中，电压矢量所处的扇区采用两电平三相逆变器，输出八个电压矢量，其中包括六个非零电压矢量和两个零电压矢量，[-30°，30°]为第一扇区，[30°，90°]为第二扇区，依此类推，每60°为一个扇区，六个非零电压矢量[V1,V2,V3,V4,V5,V6]分别为六个扇区的角平分线。

3.根据权利要求2所述的一种无差拍预测控制近似替代电压矢量简化选择方法，其特征在于，判断理想施加电压矢量所处的扇区为判断理想电压矢量角度位于哪一个非零电压矢量±30°区间内。

4.根据权利要求1所述的一种无差拍预测控制近似替代电压矢量简化选择方法，其特征在于，步骤三中，预设半径的圆为半径为Udc/3的圆，其中，Udc是直流母线电压。