【技术实现步骤摘要】
一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法
[0001]本专利技术涉及一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法，属于电机驱动及控制领域。
技术介绍
[0002]直流电机因为其响应速度快、起动转矩大等优点得到了广泛的应用。然而，传统的直流电机为产生额定负载下恒定转矩的性能，需要碳刷和整流子来维持电枢磁场和转子磁场的恒90度。而碳刷及整流子在电机转动时会产生火花和碳粉，这不仅会造成组件损坏，而且使电机的应用场合受到限制。因此一种无需碳刷和整流子的无刷直流电机(Brushless direct current motor,BLDC)以其运行噪声小、无换向火花、使用寿命长、运行速度高等优点在新能源汽车、航空航天等领域得到了广泛的关注和应用。
[0003]传统的BLDC控制方法主要有方波控制、正弦波控制和矢量控制(Vector control,VC)。方波控制通过霍尔传感器或者无传感器控制算法，根据转子位置在360度电气周期内每60度电角度进行一次换向，能够获得接近于方波的相电流波形，具有算法简单、硬件成本低的优点，也因此存...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据转速环PI控制器得到q轴电流的参考值i
qref
；将给定转速N
rref
和编码器采集的电机实际转速N
r
之间的偏差量输入转速PI控制器，得到q轴电流的参考值i
qref
并给定d轴电流参考i
dref
＝0；步骤2、获取dq轴的k时刻定子电流分量i
d
(k)和i
q
(k)；根据编码器中得到的无刷直流电机的电角度θ计算电角速度ω
e
，从而获取k时刻的三相反电动势e
x
(k)(x＝a,b,c)，同时通过传感器得到k时刻的三相定子电流i
x
(k)，两者经过Clark变换后得到k时刻定子电流和反电动势的αβ分量i
α
(k)、i
β
(k)和e
α
(k)、e
β
(k)，再经过Park变换得到dq坐标下的k时刻的定子电流i
d
(k)、i
q
(k)和反电动势e
d
(k)、e
q
(k)；然后，利用一阶欧拉方程将dq坐标下的电流微分方程离散化处理获取k+1时刻定子电流的预测值i
d
(k+1)和i
q
(k+1)；步骤3、获取k时刻dq轴的反电动势e
d
(k)和e
q
(k)；根据不同转子位置处的反电动势表计算不同转子位置处的三相反电动势；然后，通过Clark变换获取k时刻αβ轴的反电势e
α
(k)和e
β
(k)；最后，通过Park变换计算e
d
(k)和e
q
(k)；步骤4、计算k+1时刻定子电流的预测值i
d
(k+1)和i
q
(k+1)；步骤5、通过价值函数的滚动优化来获取满足最小化价值函数输出的基本电压矢量；步骤6、通过中点电位的平衡控制算法来获取有益于中点电位平衡的最优逆变器开关状态。2.根据权利要求1所述的一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法，其特征在于：所述步骤1中q轴电流的参考值i
qref
具体获得方法如下：将参考转速N
rref
与编码器所测得的实际转速N
r
之间的差值e
n
输入转速PI控制器，根据公式(1)获得所述的q轴电流的参考值i
qref
；其中，k
p
和k
i
分别为转速PI控制器的比例增益和积分增益，s为复变量。3.根据权利要求1所述的一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法，其特征在于：所述步骤2dq轴的k时刻定子电流分量i
d
(k)和i
q
(k)具体获取方法如下：从编码器中获取无刷直流电机的电角度θ并通过公式(2)计算电角速度ω
e
；然后获取无刷直流电机k时刻的三相定子电流i
x
(k)(x＝a,b,c)，经公式(3)所示的Clark变换后获取k时刻定子电流在αβ轴的分量i
α
(k)和i
β
(k)，再经公式(4)的Park变换后得到dq轴的k时刻定子电流分量i
d
(k)和i
q
(k)；(k)；(k)；
4.根据权利要求1所述的一种三电平无刷直流电机模型预测电流控制方法，其特征在于：所述步骤3k时刻dq轴的反电动势e
d
(k)和e
q
(k)具体获取方法如下：所述k时刻dq轴的反电动势e
d
(k)和e
q
(k)的获取方法为：首先根据表1计算不同转子位置处的三相反电动势；然后，通过公式(5)的Clark变换获取k时刻αβ轴的反电势e
α
(k)和e
β
(k)；最后，通过公式(6)所示的Park变换计算e
d
(k)和e
q
(k)；表1不同转子位置处的反电动势
转子位置e
a
e
b
e
c
0～π/3m*ω
e
‑
m*ω
e
m*ω
e
*(
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：方志平，朱新宇，
申请(专利权)人：南通长江电器实业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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