[发明专利]永磁同步电机的两相模型预测占空比控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机的两相模型预测占空比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：永磁同步电机采用配置有三对桥臂、六个功率开关器件的三相两电平电压型逆变器驱动系统，记其逆变器开关组合S＝[S_A S_B S_C]，其中S_n＝1表示n相上桥臂功率开关器件导通，下桥臂功率开关器件断开，S_n＝0表示n相上桥臂功率开关器件断开，下桥臂功率开关器件导通，n＝A,B,C；记每个逆变器开关组合S＝[S_A S_B S_C]产生的电压空间矢量为U_m，其中m＝S_A×4+S_B×2+S_C；

S2：采集当前时刻永磁同步电机的数据，包括当时时刻定子磁链、转子磁链的大小ψ_s、ψ_r，定子磁链、转子磁链的相位角度θ_s、θ_r，电磁转矩T_e(k)，α，β相基准电压V_α，V_β的幅值V_α(k)、V_β(k)；

S3：初始化定子磁链角度增量θ_o＝0；

S4：增加定子磁链角度增量，即令θ_o＝θ_o+θ_step，θ_step表示定子磁链角度增量的增加步长；

S5：根据以下公式计算得到定子磁链增量投射在虚轴正负半轴关系N_sin和实轴正负半轴关系N_cos：

S6：根据虚轴正负半轴关系N_sin和实轴正负半轴关系N_cos确定象限位置N：

当N_sin为正，N_cos为正，则象限位置N为Ⅰ；

当N_sin为负，N_cos为正，则象限位置N为Ⅱ；

当N_sin为负，N_cos为负，则象限位置N为Ⅲ；

当N_sin为正，N_cos为正，则象限位置N为Ⅵ；

S7：根据象限位置N确定α，β相的转矩控制强度E_α和E_β：

当象限位置N为Ⅰ，转矩控制强度E_α＝Csin(-θ_r)，

当象限位置N为Ⅱ，转矩控制强度E_α＝Csin(π-θ_r)，

当象限位置N为Ⅲ，转矩控制强度E_α＝Csin(π-θ_r)，

当象限位置N为Ⅵ，转矩控制强度E_α＝Csin(-θ_r)，

S8：计算当前定子磁链角度增量θ_o对应的转矩代价函数值Tcf(θ_o)：

其中，E_o表示不平衡的转矩控制强度，计算公式如下：

T_s表示控制周期，表示目标电磁转矩，ω表示转子角速度频率，R_s表示定子电阻，p_n表示极对数；

S9：判断是否θ_o＜θ_gap，θ_gap表示定子磁链角度增量θ_o的搜索最大值，如果是，返回步骤S4，否则进入步骤S10；

S10：从所计算的所有转矩代价函数值中筛选出最小值，其对应的定子磁链角度增量θ_o即为最优的定子磁链角度增量θ_opt；

S11：采用如下公式计算得到最优的α，β相的占空比d_α,opt和d_β,opt：

S12：对步骤S11计算得到的最优占空比d_α,opt和d_β,opt采用如下公式进行合成，得到最终的α，β相的占空比d_α和d_β：

S13：根据最优定子磁链角度增量θ_opt对应的象限位置N_opt确定α，β相的基准电压V_α(k+1)和V_β(k+1)：

当象限位置N_opt为Ⅰ，基准电压V_α(k+1)由电压空间矢量U₄生成，基准电压V_β(k+1)由电压空间矢量U₂和U₆生成；

当象限位置N_opt为Ⅱ，基准电压V_α由电压空间矢量U₃生成，基准电压V_β由电压空间矢量U₂和U₆生成；

当象限位置N_opt为Ⅲ，基准电压V_α(k+1)由电压空间矢量U₃生成，基准电压V_β(k+1)由电压空间矢量U₁和U₅生成；

当象限位置N_opt为Ⅵ，基准电压V_α(k+1)由电压空间矢量U₄生成，基准电压V_β(k+1)由电压空间矢量U₁和U₅生成；

S14：根据占空比d_α、d_β和计算公式d_i＝u_＜n,s＞/V_i，i＝α,β，u_＜s,i＞表示相电压空间矢量u_s在α,β坐标系方向上的电压分量，将α，β相的基准电压V_α(k+1)和V_β(k+1)匹配到下一时刻的相电压空间矢量，生成永磁同步电机的PWM控制信号。