[发明专利]一种开绕组永磁同步电机的单矢量控制方法

权利要求书

1.一种开绕组永磁同步电机的单矢量控制方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：

步骤一、实时采集当前时刻永磁同步电机的三相定子电流、电机转速、转子位置角参数，并将各参数转换为交直轴d-q坐标系中的形式；

步骤二、在所述d-q坐标系下对永磁同步电机建立数学模型，结合基于步骤一所采集到的当前时刻参数，根据无差拍控制思想，预测计算下一时刻所需要的电压值；

步骤三、将步骤二中计算所得到的d-q坐标系下的电压值转化到α-β坐标系下，并对电压合成后所在的电压矢量平面区间进行判断；

步骤四、将步骤三中所判断的区间边界及内部电压值带入忽略零序电压的代价函数，利用代价函数最小化原则选择非零序电压；同时对零序电压单独考虑，针对所需的零序电压的正负值，选择对应的开关序列；结合代价函数计算的结果，最终输出最优电压矢量，实现对电机的控制，包括首先建立忽略掉零序电压的代价函数：

g(i)＝|U_d(k+1)-U_d(i)|+|U_q(k+1)-U_q(i)|

其中，i＝{1,2,3,4,5}；

对零序电压单独考虑，针对所需的零序电压的正负值，当所需零序电压U₀大于0，选择产生正的零序电压的开关序列，当所需零序电压小于0，选择产生负的零序电压的开关序列；在每个控制周期内，电压矢量的选择只需要5次代价函数的计算。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中，在所述d-q坐标系下对永磁同步电机建立的数学模型具体为：

式中，U_d、U_q、U₀分别为d-q坐标系下电机直轴、交轴及零序电压；R_s为定子电阻；i_d、i_q、i₀分别为直轴、交轴及零序电流；L_d、L_q、L₀分别为d轴、q轴及零序电感；ω_r为转子的电气角速；Ψ_f为电机转子永磁体磁链；Ψ_3f为三次磁链；θ为转子位置角；t为时间；模型基于表贴式开绕组永磁同步电机中，L_d＝L_q＝L_s的关系；对上述模型进行离散化处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤二中所述的根据无差拍控制思想，预测计算下一时刻所需要的电压值，首先采用无差拍电流预测控制模型预测出下一时刻的交轴、直轴电压，基于以下公式：

式中，k表示当前时刻，k+1为下一时刻；分别为下一时刻的直轴、交轴以及零序电流预测值；T_k为一个控制周期；

由此计算得到下一时刻所需电压为：

其中，i_d^ref(k)，i_q^ref(k)，i₀^ref(k)分别为k时刻的各实际参考电流。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤三中基于以下关系将d轴、q轴所需电压转化到α-β坐标系下：

U_α(k+1)＝U_d(k+1)cosθ-U_q(k+1)sinθ

U_β(k+1)＝U_d(k+1)sinθ+U_q(k+1)cosθ。