[发明专利]一种OW-PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法

说明书

一种OW‑PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法，采取每个周期作用三个电压矢量的策略，并且以减少开关次数为目标，对开关状态作用顺序进行分配，使每个周期在实现电流跟踪控制的同时，固定开关频率；矢量组合序列选定后，先确定序列中各个开关状态对应的作用时间，再根据无差拍控制思想，按照每个周期作用三个电压矢量，重新建立电流预测模型，计算每组开关序列中各个矢量的作用时间，得到预测电流值，最后通过价值函数进行遍历，在考虑开关作用顺序的基础上，选出系统最优输出开关组合序列。该方法在抑制零序电流的同时，解决转矩磁链脉动较大及开关频率不固定的问题，提高系统的控制性能。

技术领域

本发明涉及电动机模型预测电流控制技术领域，特别是一种OW-PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法。

背景技术

共直流母线OW-PMSM系统仅由单一电源供电，结构简单、可靠性高、且由单电源供电可降低成本，应用前景非常广阔。

但是，区别于双电源OW-PMSM，该系统在运行时会产生零序电流通路，影响系统的控制性能；所以，对于单电源供电的双逆变器OW-PMSM系统来说，在提出适用算法的同时需要兼顾对零序电流的抑制工作，这对电机性能的改善和对电机系统损耗的降低都极为重要。

尤其在OW-PMSM控制过程中，不但要满足控制系统的动静态性能，还要考虑不同的限制条件，硬件系统无法同时解决过多的约束。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种可以通过价值函数增加系统目标的自由度，实现对多个控制目标变量的同时控制并满足系统约束条件，从算法层面解决多约束问题的OW-PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种OW-PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法，该方法在剔除含零序电压开关状态的前提下，遵循开关频率最小原则，将有限集确定为6组开关序列，利用无差拍控制方式依次求取各组矢量对应的作用时间，最终通过在线寻优获得最优开关序列。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，对于以上所述的OW-PMSM系统的有限开关序列模型预测电流控制方法，该方法具体步骤如下：

(1)在第kT_s周期，进行OW-PMSM系统的采样观测，得到定子三相电流i_abc^k以及电机转速ω_e^k；

(2)转矩电流参考值i_q^ref由速度反馈经PI控制器，i_d^ref＝0；

(3)求取电压矢量的对应斜率，并根据式1依次对控制集中的有限矢量组合序列求取对应电压矢量的作用时间；

其中，S_d1、S_d2、S_d0和S_q1、S_q2、S_q0分别为序列中各个矢量对应的电流变化率，t₁，t₂，t₀分别为各个矢量对应的作用时间；

(4)根据式2进行可行性判断，选出符合要求的开关序列；并通过式3对需要调整的矢量序列进行作用时间的再分配；

式中，t₁，t₂表示有效电压矢量作用时间；t₀表示零矢量作用时间；