[发明专利]一种半控型开绕组PMSG双矢量模型预测磁链控制方法

权利要求书

1.一种半控型开绕组PMSG双矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，通过电压外环PI调节器获得电磁转矩参考值T_e^ref，利用MTPA控制方法得到d-q轴电流参考值i_d^ref、i_q^ref，进而利用电机磁链方程得到(k+1)时刻定子磁链d-q轴分量幅值参考值然后根据不同电流极性下基本电压矢量与零序电流之间的影响机制构建冗余矢量判据，预先对开绕组电机系统的零序电流进行抑制，剔除使零序电流继续恶化的冗余矢量；再利用编码器获得永磁同步电机的转子电角度θ并对k时刻的三相定子电流进行Park坐标变换，得到k时刻定子电流的d-q轴分量i_d(k)、i_q(k)；然后，根据预测模型并结合磁链方程在线预测(k+1)时刻定子磁链的d-q轴分量幅值，利用(k+1)时刻定子磁链d-q轴分量幅值参考值和幅值预测值ψ_d(k+1)、ψ_q(k+1)构建价值函数，选出使价值函数最小的电压矢量作为最优电压矢量u_opt；最后利用改进型双矢量占空比控制方法计算最优电压矢量作用时间t_opt，输出最优电压矢量对应的逆变器开关信号；

根据MTPA控制方法，利用拉格朗日极值定理，根据公式(2)引入辅助函数H，对公式(2)求偏导并令结果为0，得到公式(3)；然后根据公式(3)得到MTPA控制下d-q轴电流与电磁转矩之间的关系，利用公式(4)和公式(5)得到d-q轴电流参考值i_d^ref、i_q^ref，进而利用电机磁链方程(6)得到(k+1)时刻定子磁链d-q轴分量幅值参考值

式中，λ为拉格朗日乘子；n_p为极对数；ψ_f为转子永磁体磁链；i_d、i_q为d、q轴电流；L_d、L_q为直、交轴电感；T_e为电磁转矩；

根据(k+1)时刻零序电流表达式(7)，通过基本电压矢量产生的零序分量判断不同电流极性下基本电压矢量对零序电流的影响情况，利用冗余矢量预先对开绕组电机系统的零序电流进行抑制，剔除使零序电流继续恶化的冗余矢量；

式中，i₀(k+1)为(k+1)时刻的零轴电流预测值；i₀(k)为k时刻的零轴电流；u₀(k)为k时刻基本电压矢量的零序分量；T_s为采样周期；R为定子电阻；L₀为零序电感；ω为转子电角速度；θ为转子电角度；ψ_f3表示转子磁链三次谐波分量；

根据公式(11)求得零矢量作用下q轴磁链ψ_q的斜率S₀；然后，根据公式(12)求得最优电压矢量作用下q轴磁链ψ_q的斜率S_opt；最后，利用q轴磁链无差拍的思想，根据改进型占空比计算公式(13)求得最优电压矢量作用时间t_opt；

式中，ψ_q(k)为k时刻定子磁链q轴分量。

2.根据权利要求 1所述的半控型开绕组PMSG双矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，将给定的负载电压与实际测量的负载电压u_dc差值e_n输入电压调节器，根据公式(1)获得所述电磁转矩参考值T_e^ref；

式中，k_p和k_i分别为电压调节器的比例增益和积分增益，s表示复变量。