永磁同步电机的模型预测转矩控制装置及方法、电机控制器及计算机可读存储介质制造方法及图纸

本申请提供一种永磁同步电机的模型预测转矩控制装置及方法、电机控制器及计算机可读存储介质。该方法包括：基于永磁同步电机的数学模型建立模型预测转矩控制器；将获取的k时刻的给定转矩、k时刻的电机转速、k时刻的d、q轴电压及k时刻的d、q轴电流输入到模型预测转矩控制器中以预测输出k+1时刻的d、q轴预测电压；基于k+1时刻的d、q轴预测电压及k时刻的电机电位角来确定k+1时刻的α

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机的模型预测转矩控制装置及方法、电机控制器及计算机可读存储介质


[0001]本申请涉及电机
，尤其涉及一种永磁同步电机的模型预测转矩控制装置及方法、电机控制器及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]伴随着经济和科技的高速发展，我国的工业化水平在不断提升，电机是工业制造的重要手段，其中，永磁同步电机(Permanent magnetic synchronous machine，简称PMSM)以永磁材料钕铁硼等作为电机材料，成本低，同时永磁体的使用不仅降低了电机损耗，还提高了电机效率和功率密度。在动态性能方面，永磁同步电机具有调速范围大、转动惯量小、稳定性强、抗负载能力强等优势。基于这些优势，永磁同步电机在工业生产中具有广泛应用。
[0003]永磁同步电机系统是拥有时变、非线性、强耦合等复杂特性的综合系统，因此永磁同步电机的应用需要合适的电机控制方法。模型预测控制的主要思想是通过分析系统当前状态来预测系统下一时刻状态，并根据特定的代价函数，选择最优的系统控制量。模型预测控制在电机控制领域易于实现，且具有动态响应快、无参本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机的模型预测转矩控制方法，其特征在于：包括：建立永磁同步电机的数学模型；基于所述永磁同步电机的数学模型设计模型预测转矩控制器；获取k时刻的电机电位角、k时刻的给定转矩、k时刻的电机转速、k时刻的d、q轴电压及k时刻的d、q轴电流；将所述k时刻的给定转矩、所述k时刻的电机转速、所述k时刻的d、q轴电压及所述k时刻的d、q轴电流输入到所述模型预测转矩控制器中以预测输出k+1时刻的d、q轴预测电压；基于所述k+1时刻的d、q轴预测电压、以及所述k时刻的电机电位角来确定k+1时刻的两相静止α
‑
β坐标系下的参考电压矢量及电压矢量位置角；基于k+1时刻的α
‑
β坐标系下的电压矢量位置角确定所述参考电压矢量所属的扇区；从所述扇区中选择出两个待选电压矢量；基于所述参考电压矢量及所述两个待选电压矢量，通过代价函数来从所述两个待选电压矢量中选择出使所述代价函数的函数值最小的电压矢量来作为目标电压矢量；以及基于所述目标电压矢量来对三相逆变器进行控制，进而对所述永磁同步电机进行控制。2.如权利要求1所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述建立永磁同步电机的数学模型包括：建立所述永磁同步电机在d
‑
q轴的电压方程：其中，R
s
为定子电阻，i
d
为d轴电流，i
q
为q轴电流，u
d
为d轴电压，u
q
为q轴电压，ψ
d
为d轴磁链，ψ
q
为q轴磁链，ω
e
为电机转速；建立所述永磁同步电机在d
‑
q轴的磁链方程：其中，ψ
f
为转子磁链，L
s
为定子电感；及建立所述永磁同步电机的转矩方程：其中，T
e
为所述永磁同步电机的转矩，P
n
为所述永磁同步电机的极对数。3.如权利要求2所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述将k时刻的给定转矩、k时刻的电机转速、k时刻的d、q轴电压、以及k时刻的d、q轴电流输入到所述模型预测转矩控制器中以预测输出k+1时刻的d、q轴预测电压包括：根据所述k时刻的给定转矩通过最大转矩电流比计算得到k时刻的理想磁链；根据所述k时刻的电机转速、所述k时刻的d、q轴电压及所述k时刻的d、q轴电流来预测得到k+1时刻的d、q轴预测电流；根据所述k+1时刻的d、q轴预测电流来得到k+1时刻的d、q轴预测磁链及k+1时刻的预测
转矩；及根据所述k时刻的理想磁链、所述k+1时刻的d、q轴预测磁链及所述k+1时刻的预测转矩来预测得到所述k+1时刻的d、q轴预测电压。4.如权利要求3所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述根据所述k时刻的电机转速、所述k时刻的d、q轴电压及所述k时刻的d、q轴电流来预测得到k+1时刻的d、q轴预测电流包括：预测k+1时刻的d、q轴磁链，并对公式(1)使用向前欧拉法，得到：其中，k为当前采样时刻，k+1为下一时刻，分别为k时刻的d、q轴磁链，分别为k+1时刻的d、q轴预测磁链，T为预测时间周期；将公式(2)代入到公式(4)中，并以T为周期进行离散化，得到k+1时刻的d、q轴预测电流的方程：其中，分别为k时刻的d、q轴电流，ω
ek
为k时刻的电机转速，分别为k时刻的d、q轴电压，分别为k+1时刻的d、q轴预测电流。5.如权利要求4所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述根据所述k+1时刻的d、q轴预测电流来得到k+1时刻的d、q轴预测磁链及k+1时刻的预测转矩包括：将公式(5)分别代入所述d
‑
q轴的磁链方程(2)及所述转矩方程(3)中，得到k+1时刻的d、q轴预测磁链的方程及k+1时刻的预测转矩的方程：其中，ψ
dk+1
为k+1时刻的d轴预测磁链，ψ
qk+1
为k+1时刻的q轴预测磁链，T
ek+1
为k+1时刻的预测转矩。6.如权利要求3所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：根据以下公式来计算得到所述k时刻的理想磁链：其中，为所述k时刻的理想磁链，为k时刻的给定转矩。7.如权利要求3所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述根据所述k时刻的理
想磁链、所述k+1时刻的d、q轴预测磁链及所述k+1时刻的预测转矩来预测得到所述k+1时刻的d、q轴预测电压包括：联立公式(1)和(2)，并对所述d
‑
q轴的磁链方程进行离散化，得到k+2时刻的磁链方程：其中，分别为k+2时刻的d、q轴预测磁链，分别为k+1时刻的d、q轴预测电压；运用无差拍的思想，将所述k时刻的理想磁链作为k+2时刻的预测磁链，并结合公式(3)，且忽略公式(3)中的电阻项，得到将公式(3)对时间求导并进行离散化，并结合公式(2)得到：其中，为k+2时刻的预测转矩，为k+1时刻的预测转矩，为k+2时刻的q轴预测电流；将公式(8)代入到公式(10)中，得到：运用无差拍的思想，将所述k时刻的给定转矩作为所述k+2时刻的预测转矩结合公式(9)和(10)，得到所述k+1时刻的d、q轴预测电压：其中，8.如权利要求1所述的模型预测转矩控制方法，其特征在于：所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝恺，王铭，夏冰，周时钎，胡传浩，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：