一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器制造方法及图纸

本文提供了一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器，所述方法包括：获取永磁同步电机全部开关状态对应的电压矢量，并根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，每个所述备选电压矢量的零序分量为零；采集当前控制周期永磁同步电机工作参数；根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值；获取给定电流值，并根据所述给定电流值和多个电流预测值，确定目标电流预测值；将所述目标电流值对应的备选电压调制矢量确定为下一控制周期的目标控制电压，以实现对所述永磁同步电机的驱动控制，本文能够避免电压矢量中零序分量带来的电流谐波的影响，提高电机控制的可靠性和效率。提高电机控制的可靠性和效率。提高电机控制的可靠性和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器


[0001]本文属于电机系统及控制领域，具体涉及一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器。

技术介绍

[0002]传统的三相三桥臂主电路拓扑结构采用电压空间矢量调制(SVPWM)技术还能减小绕组电流的谐波含量、提高直流母线电压的利用率，从而使电机转矩脉动降低、拓宽电机的调速范围。然而，这种传统的拓扑结构在缺相或单相断路故障时，将难以维持系统安全可靠运行，因此在三相三桥臂基础上增加了一个与电机中性点相连的桥臂形成三相四桥臂拓扑结构，针对该拓扑结构还是采用电压空间矢量调制技术来驱动永磁同步电机工作。
[0003]通过SVPWM调制技术不能完全避免电压基本矢量零序电压分量的作用，进而由零序电压分量产生的零序电流谐波带来较大的转矩波动，从而对电机运行产生影响。因此如何提高对串绕组三相四桥臂永磁同步电机控制的效率，提升控制性能成为目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述问题，本文的目的在于，提供一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器，以提高对串绕组三相四桥臂永磁同步电机的控制效率。
[0005]为了解决上述技术问题，本文的具体技术方案如下：
[0006]一方面，本文提供一种永磁同步电机模型预测控制方法，所述方法包括：
[0007]获取永磁同步电机全部开关状态对应的电压矢量，并根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，每个所述备选电压矢量的零序分量为零；
[0008]采集当前控制周期永磁同步电机工作参数；
[0009]根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值；
[0010]获取给定电流值，并根据所述给定电流值和多个电流预测值，确定目标电流预测值；
[0011]将所述目标电流值对应的备选电压调制矢量确定为下一控制周期的目标控制电压，以实现对所述永磁同步电机的驱动控制。
[0012]进一步地，所述根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，包括：
[0013]确定每个电压矢量对应的三个相电压；
[0014]根据所述三个相电压，计算获得每个电压矢量对应的零序分量；
[0015]将零序分量为零的电压矢量确定为备选电压调制矢量。
[0016]优选地，所述根据所述三个相电压，计算获得每个电压矢量对应的零序分量，包括：
[0017]根据所述三个相电压，计算所述三个相电压的平均值，并将该平均值作为所述电
压矢量对应的零序分量。
[0018]进一步地，根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值，包括：
[0019]获取所述工作参数，所述工作参数包括永磁同步电机的三相定子电流以及电机转子位置角；
[0020]将所述三相定子电流通过坐标转换成定子电流的直轴分量和交轴分量，以及将所述电机转子位置角通过微分过程获得转子电角速度；
[0021]将所述备选电压调制矢量通过坐标转换成电压矢量的直轴分量和交轴分量；
[0022]根据定子电流的直轴分量和交轴分量、电压矢量的直轴分量和交轴分量，以及所述转子电角速度，通过预设预测模型计算获得每个备选电压调制矢量对应的电流预测值。
[0023]进一步地，所述根据定子电流的直轴分量和交轴分量、电压矢量的直轴分量和交轴分量，以及所述转子电角速度，通过预设预测模型计算获得每个备选电压调制矢量对应的电流预测值，包括：
[0024]将所述电流预测值的直轴分量设为指定值；
[0025]根据所述指定值，结合定子电流的直轴分量和交轴分量、电压矢量的直轴分量和交轴分量，以及所述转子电角速度，通过预设预测模型计算获得每个备选电压调制矢量对应的电流预测值的交轴预测值。
[0026]进一步地，所述获取给定电流值包括：
[0027]确定当前控制周期目标转速；
[0028]根据所述目标转速和所述转子电角速度，通过PI控制获得给定电流值。
[0029]进一步地，所述获取给定电流值，并根据所述给定电流值和多个电流预测值，确定目标电流预测值，包括：
[0030]根据所述给定电流值和多个电流预测值，通过价值函数计算每个电流预测值的评估值；
[0031]将评估值最小的电流预测值作为目标电流预测值。
[0032]另一方面，本文还提供一种永磁同步电机模型预测控制装置，所述装置包括：
[0033]备选电压调制矢量确定模块，用于获取永磁同步电机全部开关状态对应的电压矢量，并根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，每个所述备选电压矢量的零序分量为零；
[0034]工作参数采集模块，用于采集当前控制周期永磁同步电机工作参数；
[0035]电流预测值计算模块，用于根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值；
[0036]目标电流预测值确定模块，用于获取给定电流值，并根据所述给定电流值和多个电流预测值，确定目标电流预测值；
[0037]驱动模块，用于将所述目标电流值对应的备选电压调制矢量确定为下一控制周期的目标控制电压，以实现对所述永磁同步电机的驱动控制。
[0038]另一方面，本文还提供一种驱动器，所述驱动器包括：存储器和控制器；
[0039]所述存储器上存储可在所述控制器上运行的计算机程序；
[0040]所述控制器执行所述计算机程序时实现如上述所述的控制方法。
[0041]最后，本文还提供一种电机系统，所述系统包括串绕组三相四桥臂永磁同步电机以及上述所述的驱动器。
[0042]采用上述技术方案，本文所述的一种永磁同步电机模型预测控制方法、装置及驱动器，通过从永磁同步电机全部开关状态对应的电压矢量中确定零序分量为零的电压矢量，并将该电压矢量作为备选电压调制矢量，然后通过采集的工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值，根据电流预测值和给定电流值确定目标电流预测值，进而确定用于驱动下一控制周期电机的目标控制电压，本文能够避免电压矢量中零序分量带来的电流谐波的影响，提高电机控制的可靠性和效率。
[0043]为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1示出了本文实施例提供的一种永磁同步电机模型预测控制方法的步骤示意图；
[0046]图2示出了本文实施例中备选电压调试矢量的确定步骤示意图；
[0047]图3示出了本文实施例中电流预测值计算步骤示意图；
[0048本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机模型预测控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取永磁同步电机全部开关状态对应的电压矢量，并根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，每个所述备选电压矢量的零序分量为零；采集当前控制周期永磁同步电机工作参数；根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值；获取给定电流值，并根据所述给定电流值和多个电流预测值，确定目标电流预测值；将所述目标电流值对应的备选电压调制矢量确定为下一控制周期的目标控制电压，以实现对所述永磁同步电机的驱动控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压矢量确定多个备选电压调制矢量，包括：确定每个电压矢量对应的三个相电压；根据所述三个相电压，计算获得每个电压矢量对应的零序分量；将零序分量为零的电压矢量确定为备选电压调制矢量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述三个相电压，计算获得每个电压矢量对应的零序分量，包括：根据所述三个相电压，计算所述三个相电压的平均值，并将该平均值作为所述电压矢量对应的零序分量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述工作参数和预设预测模型，计算得到每个备选电压调制矢量对应的电流预测值，包括：获取所述工作参数，所述工作参数包括永磁同步电机的三相定子电流以及电机转子位置角；将所述三相定子电流通过坐标转换成定子电流的直轴分量和交轴分量，以及将所述电机转子位置角通过微分过程获得转子电角速度；将所述备选电压调制矢量通过坐标转换成电压矢量的直轴分量和交轴分量；根据定子电流的直轴分量和交轴分量、电压矢量的直轴分量和交轴分量，以及所述转子电角速度，通过预设预测模型计算获得每个备选电压调制矢量对应的电流预测值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据定子电流的直轴分量和交轴分量、电压矢量的直轴分量和交轴分量，以及所述转子电角速度，通过预...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春华，董治平，
申请(专利权)人：香港城市大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：