[发明专利]一种基于三电平虚拟矢量的模型预测直接转矩控制方法

权利要求书

1.一种基于三电平虚拟矢量的模型预测直接转矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、通过传感器获得当前时刻变量的采样值，其中包括三相电流i_a(k)，i_b(k)，i_c(k)，感应电机的转子转速ω_r；并通过坐标变换，得到i_α(k)和i_β(k)，其公式如(1)所示：

步骤S2、将步骤S1中得到的采样值通过电流型磁链观测器，并进行离散化，得到的表达式如公式(2)、(3)所示，其中先通过式(2)获得转子磁链Ψ_r(k)，再利用定转子磁链关系获得定子磁链Ψ_s(k)，其中T_s为周期，L_m、L_r、L_s分别为互感、转子电感、定子电感，τ_r＝L_r/R_r为转子时间常数，R_r为转子电阻；

ψ_r(k)＝(1-T_s/τ_r)ψ_r(k-1)-jω_rT_sψ_r(k-1)+L_mT_si_s(k)/τ_r                  (2)

ψ_s(k)＝L_m/L_r*(ψ_r(k)-L_mi_s(k))+L_si_s(k)                        (3)

步骤S3、由步骤S2中得到的当前时刻定转子磁链，经过一拍延时，获得下一时刻的定转子磁链及定子电流表达式，表达式如公式(4)、(5)、(6)所示；其中v_s(x_opt)是上一时刻的最优矢量，通过电压重构将上一时刻的最优电压矢量应用于当前时刻，来预测下一时刻的定子电流，其中R_s为定子电阻，τ_σ＝σ*L_s/R_σ，R_σ＝R_s+k_r²*R_r,k_r＝L_m/L_r；

ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_sv_s(x_opt)-R_sT_si_s(k+1)                       (5)

步骤S4、通过步骤S3，将获得的k+1时刻的定转子磁链Ψ_s(k+1)和定子电流i_s(k+1)，并通过筛选出的矢量进行模型预测，得到6个k+2时刻的定子磁链Ψ_s(k+2)、定子电流i_s(k+2)及电磁转矩T_e(k+2)；预测模型表达式如公式(7)、(8)、(9)所示，其中n_p为异步电机的极对数;

ψ_s(k+2)＝ψ_s(k+1)+T_sv_s(x_opt)-R_sT_si_s(k+1)                     (7)

i_s(k+2)＝(k_r(1/τ_r-jω)ψ_r(k+1)+v_s(x_opt))T_s/(τ_σR_σ)+(1-T_s/τ_σ)i_s(k+1)   (8)

步骤S5、由步骤S4中得到的6个k+2时刻的值带入到公式(10)所示的代价函数当中，得到的最小值所对应的电压矢量即为最优电压矢量，将最优电压矢量作用于逆变器，其中k_Ψ是权重因子：

J＝|T_e^*-T_e(k+2)|+k_ψ|ψ_s^*-ψ_s(k+2)|                      (10)

T_e^*为电磁转矩参考值,Ψ_s^*为定子磁链参考值。