一种减小PMSM转矩脉动和磁链波动的模型预测控制方法技术

本发明专利技术提供了一种减小PMSM转矩脉动和磁链波动的模型预测控制方法。在该发明专利技术中，通过采用快速选择表来降低算法复杂度，并在确保转矩性能的同时，对磁链波动进行综合考虑。首先，通过对电磁转矩斜率和定子磁链斜率进行综合分析，并根据其预测值进行扇区判断；其次，依据转矩差值和扇区数在快速选择表中进行有效电压矢量选择，降低对有效电压矢量的选择时间；最后，根据无差拍控制原理计算出各个电压矢量作用时间。本发明专利技术在整个控制过程中采取较少的预测次数、简化了系统结构，保证了算法在运行过程中较少的计算量，提高了系统的控制精度，并降低了其复杂性，保证永磁同步电机在控制领域具有广泛的商业应用价值。域具有广泛的商业应用价值。域具有广泛的商业应用价值。

A model predictive control method for reducing PMSM torque ripple and flux linkage ripple

【技术实现步骤摘要】
一种减小PMSM转矩脉动和磁链波动的模型预测控制方法


[0001]本专利技术属于永磁同步电机控制领域，涉及一种模型预测的直接转矩控制方法，具体用于表贴式永磁同步电机，控制其能稳定运行，并主要用于电机在运行过程中减小转矩脉动、磁链波动以及减小其电流谐波含量。

技术介绍

[0002]永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)因其具备结构简单、体积小、效率高以及功率密度高等优点而被广泛使用，特别是日常生活中随处可见，如电动汽车、电动客车、无人机等生活机械；除此之外，在军工行业也十分常见，如坦克、炮弹等军工武器。因此为了更好地发挥电机性能，节约控制成本，控制电机稳定运行，控制器的引入也变得十分重要，要实现电机在运行过程中不会因外力而失去平衡，使电机在受力时能更好地稳定运行，逐渐成为了众多学者研究的热门方向。
[0003]要实现永磁同步电机控制，常采用矢量控制和直接转矩控制两种方法：前者主要采用同步旋转坐标系下d
‑
q分量进行前馈解耦PI控制，虽然该控制方法能很好的控制永磁同步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于快速选择表减小PMSM转矩脉动和磁链波动的模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分析电压矢量U0和U7对转矩和磁链的影响，通过电机数学模型可以得到电磁转矩和定子磁链与电压矢量之间的关系式，其中零电压矢量对于转矩脉动影响较大，但略低于其他有效电压矢量，而零电压矢量对于磁链波动的影响非常小，几乎可以忽略不计。(2)在下一时刻中，应先对零电压矢量进行模型预测，在零电压矢量选择时，为减小计算量，对其进行模型预测时只需要考虑一个零电压矢量即可，其选取原则是确保开关切换次数最少，最大程度减小开关损耗，在其作用下可得到当前时刻定子磁链所在扇区位置，并用其预测参数值替代当前时刻参数值。(3)根据定子磁链参数误差值进行扇区定位，为准确确认其误差值所在位置，引入辅助参数λ，该参数求取表达式为通过判断ψ
α
、ψ
β
和λ的符号来确定具体扇区数，其中ψ
β
在扇区1和扇区4中正负号皆可。(4)根据上述步骤所求得扇区数和转矩差值直接进行有效电压矢量选择，当求得定子磁链误差参数值位于扇区k中，若转矩误差值大于0，则两个有效电压矢量为U
k+1
、U
k+2
；若转矩误差值小于0，则两个有效电压矢量为U
k
‑1、U
k
‑2，，电压矢量U
k+n
中参数k+n表示电压矢量选择索引，若所当前所得K+n大于6，其参数值则为所得数值对六进行求余所得。(5)求得所需要有效电压矢量后，需要对每个电压矢量的作用时间进行计算，本发明根据零电压矢量分析中可得知，零电压矢量对定子磁链斜率的影响几乎为零，因为在采用无差拍原理计算时，定子磁链公式中不再对零电压矢量的作用进行考虑。2.根据权利要求1所述的一种基于快速选择表减小PMSM转矩脉动和磁链波动的模型预测控制方法，其特征是在于(1)中所述零电压矢量与电磁转矩和定子磁链的关系式和实施步骤：步骤一：通过表贴式永磁同步电机基本数学模型得到相应关系表达式：学模型得到相应关系表达式：其中,u
s
、i
s
、ψ
s
、ψ
f
、L
s
、R和ω
e
为电机的定子电压矢量、定子电流矢量、定子磁链矢量、永磁体磁链、定子电感、定子电阻和转子电角速度；p为电机极对数。步骤二：因为零电压矢量总是减小电磁转矩和定子磁链，而...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰志勇，罗杰，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：