[发明专利]一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法

权利要求书

1.一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

建立永磁同步电机的数学模型，基于采样信号和数学模型中的电流、磁链方程，将定子磁链矢量预测值表示为候选电压矢量切换时刻t的函数；

通过定子磁链矢量预测值和参考值构建基于定子磁链矢量误差的价值函数，并将其最小化获得每个候选电压矢量u_i(k+1)与当前作用电压矢量的最优切换时刻t_i,opt(k+1)；

构建考虑矢量切换点的磁链矢量误差和开关频率约束项的价值函数，依次带入u_i(k+1)和t_i,opt(k+1)中，获取价值函数最小值时对应的最优电压矢量u_opt(k+1)及最优切换时刻t_opt(k+1)；

通过切换模式预判法，基于不同的矢量切换模式对下一控制周期进行提前计算，预先调整切换点优化时间t_opt(k+2)的数值；

通过不同模式下t_opt(k+1)与t_opt(k+2)的数值，实现占空比的计算与输出，并进行相应的切换模式更新。

2.根据权利要求1所述的一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，

所述考虑矢量切换点的磁链矢量误差和开关频率约束项的价值函数具体为：

式中，Ψ_s,ref(k+2)和分别为第(k+2)个采样点的定子磁链矢量参考值和预测值；和分别为对第(k+1)个采样点优化后的矢量切换点的定子磁链矢量参考值和预测值；Δu和λ_u分别表示开关频率约束项及其权值；k为采样时刻；t为矢量切换时刻；s为静止坐标系中变量；s,ref为静止坐标系中参考值变量；

所述获取价值函数最小值时对应的最优电压矢量u_opt(k+1)及最优切换时刻t_opt(k+1)具体为：

其中，u_i(k+1)为候选电压矢量，t_i,opt(k+1)为候选电压矢量u_i(k+1)相应的切换点优化时间，arg{min J₂}表示价值函数J₂达到最小值时候选电压矢量及优化时间的取值。

3.根据权利要求1所述的一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，所述切换模式预判法为：

在任意合适时刻实现期望的电压矢量切换，达到最小化磁链矢量误差的目的，提高磁链矢量跟踪精度，根据三种不同的切换模式，实现占空比计算与切换模式更新。

4.根据权利要求3所述的一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，所述切换模式为M＝1时，

切换模式M更新为：

下一控制周期[(k+1)T_s,(k+2)T_s]的占空比计算为：

其中，t_opt(k+2)为电压矢量u_opt(k+1)的切换点优化时间；T_s为采样周期；d₀和d₁分别为电压矢量u_opt(k)和u_opt(k+1)的三相开关状态；t_opt(k+1)为电压矢量u_opt(k)的切换点优化时间；k为采样时刻。

5.根据权利要求4所述的一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，所述切换模式为M＝2时，

下一控制周期[(k+1)T_s,(k+2)T_s]的占空比计算为：

其中，d₂为电压矢量u_opt(k+2)的三相开关状态。

6.根据权利要求4所述的一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法，其特征在于，所述切换模式为M＝3时，

下一控制周期[(k+1)T_s,(k+2)T_s]的占空比计算为：