[发明专利]一种开绕组永磁同步电机的单矢量控制方法

说明书

本发明提供了一种开绕组永磁同步电机的单矢量控制方法，其通过对开绕组永磁同步电机单电压矢量控制与无差拍控制的思想结合，能够准确判断所需电压所处的矢量平面区间，在进行代价函数计算时暂时不考虑零序电压，因而所需代入代价函数得电压数量更少，能够显著降低计算量。该方法在计算代价函数时，忽略零序电压后选择合适的电压，然后结合零序电压正负，输出最终需要的开关状态，从而在计算量进一步降低的同时，仍然能够保持较好的控制效果。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制中的单电压矢量控制领域，尤其涉及一种针对降低开绕组永磁同步电机单矢量控制计算量的控制技术。

背景技术

采用单电源供电的开绕组永磁同步电机具有节省空间的优势，因此被较多的采用。单电压矢量控制技术由于具有较快的动态、静态响应且不需要电压调制器，被学者广泛研究。但是，单矢量控制技术需要引入一个代价函数进行最优电压选择，经常伴随着计算量大的问题。即使不考虑零序电压，也有18个非零电压矢量和1个零电压矢量。如果按照传统的单矢量控制技术，需要19次代价函数计算。如果考虑零序电压，则需要27次代价函数计算。因此，如何降低单矢量控制技术的计算量，是一个值得研究的问题。Yuan Xin等人在《Improved Finite-State Model Predictive Current Control with Zero-SequenceCurrent Suppression for OEW-SPMSM Drives》中提出了一种针对零序电流抑制的有限集控制技术，考虑了零序电压后可以选择的电压矢量为27个，计算量较大。Wei Xie等人在《Finite-Control-Set Model Predictive Torque Control With a Deadbeat Solutionfor PMSM Drives》一文中针对传统的永磁同步电机从转矩预测方面提出了与无差拍控制结合的单矢量控制技术，但传统的电机中没有零序回路，电压选择性更少。因此，本领域急需一种能够针对开绕组电机的单矢量控制技术，在降低计算量的同时，又能实现较好的控制效果的控制策略。

发明内容

为解决现有的开绕组电机单电压矢量控制策略存在的不足，尤其是针对控制过程中计算量大的问题，本发明提供了一种开绕组永磁同步电机的单矢量控制方法，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。

进一步地，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：