[发明专利]五桥臂双永磁电机转矩转速协同模型预测控制装置和方法

摘要

本发明涉及五桥臂双永磁电机控制系统，为能够在不改变五桥臂双永磁电机控制系统硬件电路的基础上，有效地提高电机转矩响应速度，同时有效地提高两电机系统转速、转矩的同步性能。本发明所采用的技术方案是：五桥臂双永磁电机转矩转速协同模型预测控制方法，将三相电网和不可控整流桥的输出作为五桥臂逆变器的输入，五桥臂逆变器的每一个臂均由串接的两个开关管构成，串接点输出控制两台三相永磁同步电机的一个相，其中第3个臂同时控制两台三相永磁同步电机的各一个相。本发明主要应用于五桥臂双永磁电机控制场合。

主权项

1.一种五桥臂双永磁电机转矩转速协同模型预测控制方法，其特征是，将三相电网和不可控整流桥的输出作为五桥臂逆变器的输入，五桥臂逆变器的每一个臂均由串接的两个开关管构成，串接点输出控制两台三相永磁同步电机的一个相，其中第3个臂同时控制两台三相永磁同步电机的各一个相，还包括如下具体步骤：一、双永磁电机系统电气量采集与计算，包括：(1)采集两台电机的转速，结合两台电机共同的转速参考值，计算两台电机在两相旋转dq坐标系上的q轴定子参考电流；(2)采集两台电机的三相定子电流，并将所述的三相定子电流变换为在两相静止α‑β坐标系上的定子电流分量；(3)采集两台电机的转子磁场角度，将两台电机在两相静止α‑β坐标系上的定子电流分量变换为两相旋转dq坐标系上的定子电流分量；(4)采集直流侧电压；(5)列出五桥臂逆变器的所有可能输出的开关状态组合，根据五桥臂逆变器所有可能输出的开关状态组合，计算两台电机的三相定子电压；(6)将两台电机的三相定子电压变换为在两相旋转dq坐标系上的定子电压分量；设定两台电机参数：两台电机的定子电阻分别为R₁、R₂；两台电机的d轴定子电感分别为L_d1、L_d2；两台电机的q轴定子电感分别为L_q1、L_q2；两台电机的转子永磁体磁链分别为ψ_f1、ψ_f2；将采集和计算得到的电气量设定为k时刻两台电机的电气量，用离散形式表示：两台电机的转速分别为ω_r1(k)、ω_r2(k)；两台电机在两相旋转dq坐标系上的定子电流分量为i_d1(k)、i_q1(k)、i_d2(k)、i_q2(k)；两台电机在两相旋转dq坐标系上的定子电压分量为二、电流预测和价值函数寻优，包括：五桥臂逆变器共有2⁵＝32种开关状态组合，对序号为n＝1～32的32种开关状态组合，预测k+1时刻两台电机在两相旋转dq坐标系上的定子电流；建立价值函数gⁿ(k+1)，当价值函数gⁿ(k+1)取得最小值时，价值函数gⁿ(k+1)对应的n的数值作为逆变器最终的输出电压矢量的状态；电流预测和价值函数寻优，具体地，对序号为n＝1～32的32种开关状态组合，预测k+1时刻两台电机在两相旋转dq坐标系上的定子电流公式如下：式中，T为系统的控制周期；建立价值函数gⁿ(k+1)，有式中，h_d1、h_q1、h_d2、h_q2为两台电机的电流权值，h_T为两台电机的转矩同步权值，为两台电机在两相旋转dq坐标系上的q轴定子参考电流。