[发明专利]一种永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法

摘要

本发明公开了一种永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，基于永磁同步电机数学模型，推导出电机的电磁转矩差分方程和定子磁链幅值平方的差分方程，并通过求解由这两个方程构成的二元一次方程组，计算满足电磁转矩和定子磁链无差拍控制的电机定子电压给定，该系统能够在一个控制周期内实现电机电磁转矩和定子磁链输出跟随参考值。本发明相比传统直接转矩控制方法，转矩和磁链响应速度更快，并且由于采用空间矢量脉宽调制策略，逆变器开关频率恒定，转矩磁链纹波更小，系统损耗更低；与传统无差拍直接转矩控制方法相比，本发明计算量更小，更易于在数字控制系统中实现。

主权项

1.一种永磁同步电机无差拍转矩预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)定义f_dq＝f_d+j·f_q，其中j为虚数单位，f表示电压v、电流i或者磁链ψ；(2)获取k时刻电机的相电流i_abc、相电压v_abc、转速信号和转子位置θ_e(k)，并通过坐标变换得到同步旋转坐标系下电机的电流i_dq(k)和电压v_dq(k)；所述相电压根据控制信号直接计算；所述转速信号包括转子实际转速n(k)和电角速度ω_e(k)；(3)设计电流观测器和磁链观测器，利用k时刻电机的电流电压测量值i_dq(k)、v_dq(k)预测k+1时刻电机的电流和定子磁链并结合电机极对数p进一步计算k+1时刻电机电磁转矩(4)利用给定转速n^*与实际转速n(k)，通过转速环控制器计算电磁转矩给定值T_e^*，并进一步计算电磁转矩给定值与k+1时刻预测值的偏差ΔT_e：(5)计算k+1时刻定子磁链幅值的平方计算定子磁链幅值平方的给定与的偏差Δ(ψ_s²)：(6)通过无差拍转矩预测控制器计算电机的控制信号，即电压给定v_d^*、v_q^*，并通过Park逆变换和空间矢量脉宽调制生成开关信号驱动逆变器给电机供电。