[发明专利]一种表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制方法。在表贴式永磁同步电机实时控制过程中，进行预测计算得到实际电磁转矩跟上前级控制器设定的转矩参考值所需的动态响应时间；根据动态响应时间判断前级控制器设定的转矩参考值与电机的实际电磁转矩是否存在差值，进而根据差值结果进行控制，在存在差值情况下通过产生电机转矩动态过程最优空间电压矢量进行控制，将最优空间电压矢量作用于电机，使得电机电磁转矩在最短的时间内跟上转矩参考值。本发明优化设计了表贴式永磁同步电机的整个转矩动态响应过程，使电机的转矩响应性能最优化，且具有较小的计算总量和较高的可应用性。

技术领域

本发明涉及了表贴式永磁同步电机高性能控制领域的一种电机预测转矩控制方法，特别是提出了一种表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制方法。

背景技术

电机的转矩控制动态性能是衡量伺服系统总体性能的重要因素之一。高性能的转矩控制通常以磁场定向控制或直接转矩控制原理结合现代控制方法来实现。模型预测转矩控制具有性能优秀、原理简单的优势，被广泛地应用在永磁同步电机控制中。目前研究模型预测转矩控制的文献大多数着眼于降低转矩脉动、减少预测计算量上，而对提高控制动态性能方面的研究相对较少。

同时，由于电机的动态过程可能持续多个控制周期，传统单步法模型预测转矩控制只能优化改善一个控制周期内的动态响应性能，对整体响应性能的提升较为有限，而多步法模型预测转矩控制的预测域又受到系统计算性能的影响，皆缺乏对整个动态响应过程进行整体优化，达到最优的能力。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于表贴式永磁同步电机d-q坐标系，α-β坐标系，以及一种新型的预测旋转坐标系：ed-eq坐标系的离散方程，通过优化电机整个动态过程以达到最佳动态性能的控制方法

如图1所示，本发明的技术方案如下：

首先，在表贴式永磁同步电机实时控制过程中，进行预测计算得到表贴式永磁同步电机的实际电磁转矩跟上前级控制器设定的转矩参考值所需的动态响应时间；

然后，根据动态响应时间判断前级控制器设定的转矩参考值与表贴式永磁同步电机的实际电磁转矩是否存在差值，进而根据差值结果进行控制，在存在差值情况下通过产生电机转矩动态过程最优空间电压矢量进行控制，通过空间矢量调制技术将最优空间电压矢量作用于电机，使得电机电磁转矩在最短的时间内跟上转矩参考值。

本发明的前级控制器是指表贴式永磁同步电机的控制系统的转矩控制器的外环闭环控制器。

本发明中，所述的三相坐标系是指表贴式永磁同步电机的A、B、C三相对称定子绕组的轴线分别作为a轴、b轴、c轴所形成的静止坐标系，α-β坐标系是指表贴式永磁同步电机的三相坐标系通过恒相幅值变换至两相得到静止坐标系，d-q坐标系是指表贴式永磁同步电机的α-β坐标系通过旋转变换至转子磁链定向为d轴的同步旋转坐标系。

所述的方法具体过程如下：

(1)通过三相电流采样得到三相坐标系下的电机定子电流i_α0、i_b0、i_c0，i_a0、i_b0、i_c0分别表示a、b、c三相各自的定子电流；通过电机上安装的传感器得到转子位置θ₀、转子速度ω；将三相坐标系下的电机定子电流i_a0、i_b0、i_c0通过三相到两相坐标变换得到α-β坐标系下的电流分量i_α0、i_β0，i_α0、i_β0分别表示α-β坐标系下α轴和β轴各自的定子电流；再将α-β坐标系下α轴和β轴各自的定子电流通过旋转坐标变换，得到d-q坐标系下的电流分量i_d0、i_q0，i_d0、i_q0分别表示d-q坐标系下d轴和q轴各自的定子电流；