【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机模型预测电流控制方法
本专利技术涉及电机控制方法领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机模型预测电流控制方法。
技术介绍
高功率密度、高效率与高可靠性是目前电机驱动系统的发展趋势。永磁同步电机(PMSM)由于具有高功率密度、高效率、高可靠性以及宽调速范围等优点，已广泛应用于电动汽车、船舶电力推进系统、高铁牵引系统、风力发电等诸多领域。目前，永磁同步电机主要有两种传统控制方法：矢量控制和直接转矩控制。传统矢量控制稳态性能好,转矩脉动小；直接转矩控制采用滞环比较器以及开关矢量表,动态性能极佳。随着数字信号处理器计算性能的快速提升,模型预测控制凭借其原理简单，动态响应快，控制效果好的优点在电机电流控制领域备受关注。这种控制方法不但相对矢量控制拥有更好的动态性能,而且在稳态性能上优于直接转矩控制,且仍有提升空间。另外,模型预测控制可以处理多个控制目标和系统约束,如果将提高变换器效率考虑进控制策略也更有利于提高系统性能。然而，目前在各种永磁同步电机控制方法上存在如下的种种缺陷：1.矢量控制采用空间矢量调制产生所需的电压矢量，当系统工作于低载波比调制方式下,永磁同步电机将会产生大量电流谐波,不利于系统的稳定运行。此外，由于其电流内环一般基于比例积分(PI)控制器设计,存在积分饱和、交直轴(dq轴)电流控制相互影响以及系统的约束不好处理等问题,导致其电流环动态响应能力受限,无法进一步提高。2.直接转矩控制中直接转矩开关表是针对某特定工况提前设定好的，而电动汽车工况复杂频繁多变，...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机模型预测电流控制方法，其特征在于，该电流控制方法包括如下步骤：/n步骤S1：采样定子电流；通过对永磁同步电机进行采样和计算得到旋转坐标系下的dq轴电流i
【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机模型预测电流控制方法，其特征在于，该电流控制方法包括如下步骤：
步骤S1：采样定子电流；通过对永磁同步电机进行采样和计算得到旋转坐标系下的dq轴电流id和iq；
步骤S2：预测k+1时刻dq轴电流；根据当前时刻的电流、电压和电角速度预测k+1时刻的dq轴电流预测值id(k+1)和iq(k+1)；
步骤S3：计算有效电压矢量作用时间topt；根据q轴电流无差拍原则计算有效电压矢量的作用时间topt；
步骤S4：优化有效电压矢量作用时间；在topt<0时，将topt的值限制为Ts，在topt>Ts时，将topt的值也限制为Ts，Ts为采样周期；
步骤S5：选择最优电压矢量Uopt；通过iq(k+1)和id(k+1)计算经过滞后补偿的直交流电流iq(k+2)和id(k+2)，将其在6种电压矢量Vi及其有效电压矢量作用时间topt组合作用下的电流值代入到代价函数g中进行计算，最后选取使代价函数g最小的电压矢量Vi作为最优电压矢量Uopt。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机模型预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤S1中具体包括：
根据派克变换，可以得到旋转坐标系下的dq轴电流id和iq：
式中：ia，ib，ic为定子的三相电流，θ为转子的电角度。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机模型预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤S2中具体包括：
内置式的永磁同步电机在旋转坐标系下的定子电流状态方程为：
式中：ud，uq分别为分别定子电压的直、交轴分量；id，iq分别为定子电流的直、交轴分量；Ld，Lq分别为定子电感的直、交轴分量；Rs为定子电阻；ωe为转子的电角速度，p是电机极对数，电角速度ωe与机械角速度ω的关系为ωe＝pω；ψf为转子永磁体磁链。
采用一阶欧拉离散法将式(2)和式(3)进行离散化，可以得到k+1时刻的dq轴电流预测值：
式中，Ts为采样周期。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机模型预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤S3中具体包括：
根据q轴电流无差拍原则计算有效电压矢量和零电压矢量在一个采样周期中的作用时间，即：
iq(k+1)＝iq(k)+sq_opttopt+sq0(Ts-topt)＝iq*(6)
根据派克变换，可以得到dq轴电压：
uqi和udi分别为第i个电压矢量对应的定子电压q轴和d轴分量，其中下标i＝1，2，…，6；uαi和uβi分别为静止坐标系下第i个电压矢量对应的定子电压实部和虚部分量，下标i＝1，2，…，6；第i个电压矢量的具体数值为Vi。...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，童林林，刘超，黄守道，陈常乐，杨江涛，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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