[发明专利]一种精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过当前转矩和定子磁链、参考转矩和参考定子磁链以及定子磁链的角位置，下一时刻的定子磁链幅值和转矩值计算成本函数g值，将七个基本电压矢量集合带入成本函数中，模型预测控制原则是选择令成本函数最小的电压矢量；

S2、加入滞环控制信号，加入一个扇区位置信号以及转矩角信号判断，通过下一时刻的定子磁链幅值和转矩值计算成本函数g值，得出成本函数最小的电压矢量；

S3、加入当前转矩角的信号，以不同滞环控制信号、扇区位置信号以及不同转矩角的范围作为限制条件，舍弃利用率低的电压矢量；

S4、通过转矩脉动均方根误差、定子磁链脉动均方根误差、评价函数平均值和平均开关频率指标，采用简化备选电压矢量集合控制策略减小模型预测控制的计算负担，实现直接转矩控制。

2.根据权利要求1所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，步骤S1中，根据永磁同步电机电压矢量图确定从原点到六边形六个顶点的六个基本电压矢量V₁～V₆和1个零电压矢量V₀，根据转矩和定子磁链确定出最小成本函数值的电压矢量，输出该电压矢量的开关状态，电压矢量备选集合如下：

6个非零电压矢量幅值为2U_dc/3，U_dc为直流母线电压，零电压矢量幅值为零。

3.根据权利要求2所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，六个基本电压矢量V₁～V₆的角度集合α_1-6计算如下：

α_1-6∈{-θ_s(k),60°-θ_s(k),120°-θ_s(k),180°-θ_s(k),240°-θ_s(k),300°-θ_s(k)}

其中，θ_s(k)为静止坐标系下定子磁链角位置。

4.根据权利要求1所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，步骤S1中，成本函数值g和成本函数均值g_ave计算如下：

其中，T_e^*为参考转矩，T_e(k+1)为下一时刻的转矩，为参考定子磁链，为下一时刻的定子磁链，n为样本数量。

5.根据权利要求4所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，磁链和转矩变化如下：

其中，Δt为电压矢量的作用时间，为电压矢量，ψ_f为转子磁链，δ为转矩角，α为电压矢量与定子磁链的夹角，L_d为d轴电感，p为极对数，为当前时刻的定子磁链，为定子磁链。

6.根据权利要求1所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，步骤S4中，转矩脉动均方根误差T_{rip_RMSE}计算如下：

其中，T_e为当前时刻的转矩，为参考转矩，n为样本数量。

7.根据权利要求1所述的精简备选有限状态集模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，步骤S4中，定子磁链脉动均方根误差ψ_{rip_RMSE}计算如下：

其中，ψ_s为当前时刻的定子磁链，为参考定子磁链，n为样本数量。