[发明专利]一种永磁同步电机模型的预测步长整定方法及系统

说明书

本发明提供一种永磁同步电机模型的预测步长整定方法及系统，其中永磁同步电机模型的预测步长整定方法包括以下步骤：建立电机在d‑q旋转坐标系下的定子电流状态方程；对定子电流状态方程进行离散化，得到电机定子电流预测模型；判断电机的工况，并根据不同的工况对预测步长进行整定；根据定子电流预测模型以qTs为步长对d、q轴电流进行预测，得到预测结果；采用成本函数对d、q轴电流的预测结果进行评估，并选择平均误差最小的电压矢量作为最优电压矢量并在下一个控制周期输出。本发明的步长预测方法提高预测电流控制中步长的预测精度，降低了运算量。本发明的永磁同步电机模型的预测步长整定系统应用上述预测步长方法。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机模型的预测步长整定方法及系统。

背景技术

在高性能永磁同步电机控制方法中，模型预测电流控制(ModelPredictiveCurrent Control,MPCC)以其原理简单、易处理非线性约束等优点而受到广泛关注。当预测控制方法中的预测总时长一定时，预测步长是影响预测误差和算法运算量的关键因素，理论分析和实验测试均表明，预测步长越短，预测误差越小。但受到硬件计算资源的限制，预测步长不能无限缩短，因此，如何确定预测步长是一个需要研究的问题。传统预测电流控制方法中的预测步长与控制周期相同，难以灵活平衡MPCC方法的预测精度与算法运算量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁同步电机模型的预测步长整定方法及系统，以提高预测电流控制中步长的预测精度，降低运算量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种永磁同步电机模型的预测步长整定方法，包括以下步骤：建立电机在d-q旋转坐标系下的定子电流状态方程；对定子电流状态方程进行离散化，得到电机定子电流预测模型；判断电机的工况，并根据不同的工况对预测步长进行整定；根据定子电流预测模型以qTs为步长对d、q轴电流进行预测，得到预测结果；采用成本函数对d、q轴电流的预测结果进行评估，并选择平均误差最小的电压矢量作为最优电压矢量并在下一个控制周期输出。

与现有技术相比，本发明的永磁同步电机模型的预测步长整定方法，根据电机运行工况确定预测步长，能够平衡电机暂态与稳态运行时的预测精度与算法运算量，在保证系统稳态性能的同时能够提高电机暂态运行时的预测精度和跟随性能。

可选的，电机在d-q旋转坐标系下的定子电流状态方程为：

其中，i_d、i_q分别为定子d、q轴电流；u_d、u_q分别为定子d、q轴电压；L_d、L_q分别为定子d、q轴电感；R_s为定子电阻；ω_r为转子电角速度；ψ_f为转子永磁体磁链。

可选的，电机定子电流预测模型为：

其中，i_d、i_q分别为定子d、q轴电流；u_d、u_q分别为定子d、q轴电压；L_d、L_q分别为定子d、q轴电感；R_s为定子电阻；ω_r为转子电角速度；ψ_f为转子永磁体磁链；q为整定系数，q＝z/N，N为预测步数，z为整数，q的取值范围为(0,z]。

可选的，判断电机的工况，并根据不同的工况对预测步长进行整定，包括：

当判断电机的工况为稳态时，预测步长整定系数为q₂，且q₂≥1；