[发明专利]三电平永磁同步电机无位置传感器模型预测电流控制方法

权利要求书

1.一种三电平永磁同步电机无位置传感器模型预测电流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过转速环的PI控制器获取(k+1)时刻q轴电流的参考值i_q^ref(k+1)，并给定(k+1)时刻的d轴电流参考值i_d^ref(k+1)＝0；

步骤2：经过电流传感器获取k时刻的三相定子电流i_a(k)、i_b(k)和i_c(k)，并与三相定子电压u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)经过坐标变换得到k时刻dq轴的定子电流i_d(k)、i_q(k)和定子电压u_d(k)、u_q(k)；

步骤3：经过电流观测模型计算k时刻dq轴电流的观测值i_d^{^}(k)和i_q^{^}(k)，并和定子电流i_d(k)、i_q(k)之间的偏差经过dq轴电流误差PI控制器和一个比例放大器来获取电角速度的观测值ω_e^{^}和转子位置角θ；

步骤4：经过电流预测模型计算(k+1)时刻dq轴的定子电流预测值i_d(k+1)和i_q(k+1)，并结合(k+1)时刻dq轴电流参考值得到最小化价值函数；最后经过中点电位的平衡控制获取驱动永磁同步电机的最优电压矢量。

2.根据权利要求1所述的一种三电平永磁同步电机无位置传感器模型预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤1中，将参考转速N_r^ref与实际的观测转速N_r之间的差值e_n输入转速环PI控制器，根据公式(1)获得所述q轴电流的参考值i_q^ref(k+1)：

其中，k_p和k_i分别表示转速PI控制器比例和积分增益，s为复变量。

3.根据权利要求1所述的一种三电平永磁同步电机无位置传感器模型预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤2包括如下具体步骤：经过电流传感器获取k时刻的三相定子电流i_a(k)、i_b(k)和i_c(k)，经过公式(2)计算k时刻定子电流在αβ轴的分量i_α(k)和i_β(k)，再经过公式(3)计算k时刻dq轴的定子电流i_d(k)和i_q(k)；然后将三相定子电压u_a(k)、u_b(k)和u_c(k)经过公式(4)计算k时刻αβ轴的定子电压分量u_α(k)和u_β(k)，并经过公式(5)计算k时刻dq轴的定子电压u_d(k)和u_q(k)：

其中，u_x(k)＝(S_x+1)U_dc/2，x∈{a,b,c}，U_dc表示直流母线电压，S_x表示三相开关状态，S_x∈{-1,0,1}；θ表示转子位置角。