[发明专利]三相四开关逆变器驱动永磁同步电机的模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种三相四开关逆变器驱动永磁同步电机的模型预测控制方法。基于“旋转磁场不变”原则，以永磁同步电机定子磁链矢量为控制变量。首先采集直流侧的两个电容电压，以构建开关状态与基本电压矢量关系；然后计算(k+1)时刻定子磁链矢量参考，再通过电压矢量方程获得定子磁链预测值，根据定子磁链矢量参考值和预测值设计价值函数；最后通过优化价值函数获得三相四开关逆变器最优开关状态，逆变器根据最优开关状态输出最优电压驱动永磁同步电机。本发明中的价值函数不含权值计算，降低了因基本电压矢量减少而对系统性能的干扰，可实现直流侧中点电压均压控制。

主权项

1.一种三相四开关逆变器驱动永磁同步电机的模型预测控制方法，其特征在于：首先采集三相四开关逆变器直流侧电容电压，构建逆变器开关状态与基本电压矢量的对应关系；其次，通过参考转矩和定子磁链矢量之间的关系构建定子磁链矢量参考模型，利用定子磁链矢量参考模型获取(k+1)时刻定子磁链矢量参考值，根据电压矢量和定子磁链矢量之间的关系构建定子磁链矢量预测模型，利用定子磁链矢量预测模型获取(k+1)刻定子磁链矢量预测值；然后，利用定子磁链矢量参考模型和预测模型构建无权值价值函数，通过价值函数寻找最优基本电压矢量；结合三相四开关逆变器开关状态与基本电压矢量的对应关系获得最优的三相四开关逆变器开关状态，三相四开关逆变器根据最优开关状态输出最优电压驱动永磁同步电机；其中，价值函数的值最小的时候，价值函数所对应的基本电压矢量为最优基本电压矢量；所述参考转矩的获取方法为：根据公式计算参考转矩T_e^*，其中，e表示参考速度ω^*与实际反馈速度ω的转速差值，K_P和K_I分别为PI控制器的比例增益和积分增益；所述定子磁链矢量参考模型中获取(k+1)时刻定子磁链矢量参考值ψ_s^*的方法为：根据公式计算(k+1)时刻定子磁链矢量参考值ψ_s^*，其中，|ψ_s|^*表示定子磁链幅值参考值，表示定子磁链位置角参考值，T_s表示采样时间；所述定子磁链矢量预测模型中获取(k+1)刻定子磁链矢量预测值ψ_s(k+1)的方法为：根据公式ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_s[u_i‑R_si_s(k)]计算(k+1)刻定子磁链矢量预测值ψ_s(k+1)，其中，ψ_s(k)表示k时刻定子磁链矢量，R_s是电机定子电阻，i_s(k)是k时刻的定子电流矢量；所述无权值价值函数为