[发明专利]一种异步电机模型预测控制方法

权利要求书

1.一种异步电机模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：

利用两相静止坐标系下异步感应电机的数学模型，计算得出k+1时刻定子磁链预测值和k+1时刻电磁转矩的预测值；

构建出包含k+1时刻定子磁链项和k+1时刻电磁转矩项的代价函数；

采用直接转矩控制表选取第一最优电压矢量；

选择所述第一最优电压矢量相邻的电压矢量和零矢量，作为备选电压矢量分别代入所述代价函数进行计算；

选择使代价函数最小的备选电压矢量，作为第二最优电压矢量；

分别使用第一最优电压矢量和第二最优电压矢量，计算其对应的矢量作用时间，得出预测控制结果；

所述分别将第一最优电压矢量和第二最优电压矢量，计算矢量作用时间，包括：

电磁转矩和合成后的参考电压表示为

其中，S_{j_T}为一个控制周期内电磁转矩的变化斜率，u_opt表示第一最优电压矢量，S_{opt_T}为最优电压矢量的变化斜率，U_ref为参考电压矢量，u_j表示第二最优电压矢量；

计算出矢量作用时间

其中，T_e(k+1)表示k+1时刻电磁转矩的预测值，T_{e_j}(k+1)为使用电压矢量时，k+1时刻的电磁转矩预测值，T_{e_opt}(k+1)表示u_opt电压矢量时，k+1时刻的电磁转矩预测值，为电磁转矩的给定值，T_e(k)表示k时刻电磁转矩的预测值，t_opt表示矢量作用时间，T_s表示一个控制周期。

2.根据权利要求1所述的异步电机模型预测控制方法，其特征在于，所述计算得出k+1时刻定子磁链预测值和k+1时刻电磁转矩的预测值，包括：

建立两相静止坐标系下异步感应电机的数学模型为

其中，ψ_s为定子磁链矢量，ψ_r为转子磁链矢量，u_s为定子电压矢量，R_s为定子电阻，R_r为转子电阻，i_s为定子电流矢量，i_r为转子电流矢量，L_s为定子电感，L_r为转子电感，L_m为定子互感，ω_r为转子电角速度，p为极对数；

计算得出转子磁链矢量计算公式

将异步感应电机的数学模型与转子磁链矢量计算公式离散化，得到k+1时刻的定子磁链预测值

ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_s[u_s(k)-R_si_s(k)]和k+1时刻定子电流的预测值

其中j为复数的符号，ω为转子电角速度，v_s为电压矢量；

估算得出电磁转矩的计算公式为

得到k+1时刻电磁转矩的预测值为其中表示定子磁链矢量的复共轭。

3.根据权利要求1所述的异步电机模型预测控制方法，其特征在于，所述构建出包含k+1时刻的定子磁链项和k+1时刻的电磁转矩项的代价函数，包括：

所述代价函数为

其中，为定子磁链的给定值，λ₀为定子磁链的权重系数，T_e(k+1)表示k+1时刻电磁转矩的预测值，ψ_s(k+1)表示k+1时刻定子磁链矢量，||x||为数学运算符，表示取向量模的绝对值。

4.根据权利要求3所述的异步电机模型预测控制方法，其特征在于，所述构建出包含定子磁链项和电磁转矩项的代价函数后，还包括：

对代价函数进行标幺化，得到标幺化后的代价函数

其中T_en为电磁转矩的额定值，||ψ_sn||为定子磁链的额定值。