一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，属于电力电子技术领域，解决了现有的模型预测电流控制方法难以避免主观因素的影响，准确性低，设计复杂，无法得到永磁同步电机最优的控制方式的问题。方法包括：根据选定的控制变量采集kT

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，尤其涉及一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法。

技术介绍

[0002]随着全球经济的发展及电力电子技术的发展，电力变换器广泛应用于能源、机械、纺织等工业领域。电力变换器由电力电子器件构成，有着不同的拓扑结构，在工业应用和家用电器中不可或缺。间接矩阵变换器(indirect matrix converter，IMC)是一种很有发展潜力的变换器，从拓扑结构上来说具有彼此独立的整流级和逆变级，可以采用不同的调制方法对各部分进行调制，控制策略非常灵活。间接矩阵变换器因其特殊的拓扑结构，可以实现能量双向流动，在交流调速领域中具有很大的应用优势。模型预测电流控制可以通过变量预测和价值函数评估选取出系统最优开关状态，易于实现系统的多变量控制，具有良好的动态响应速度和稳态控制精度，因此适用于间接矩阵变换型永磁同步电机系统。
[0003]在模型预测电流控制方法中，价值函数的评估和权重系数的整定对于预测控制性能的优劣至关重要。目前，权重系数采用经验整定法选取，通过经验整定后得到的权重系数在一定程度上可以改善系统的控制性能，但是经验整定法不仅依赖主观经验，而且需要进行大量的对比实验，增加了设计的复杂性，也无法得到控制目标的最优解。
[0004]因此，现有的模型预测电流控制方法难以避免主观因素的影响，准确性低，设计复杂，无法得到永磁同步电机最优的控制方式。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，用以解决现有的模型预测电流控制方法难以避免主观因素的影响，准确性低，设计复杂，无法得到永磁同步电机最优的控制方式的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，包括以下步骤：
[0007]根据选定的控制变量采集kT
s
时刻永磁同步电机系统的系统信息，得到(k+2)T
s
时刻逆变级不同开关状态下的各控制变量值，进而得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵；
[0008]基于(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵，得到各控制变量的自整定权重系数，进而得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度；
[0009]将(k+2)T
s
时刻相对贴近度中的最大值对应的逆变级桥臂开关状态，作为间接矩阵变换器逆变级在(k+1)T
s
时刻的桥臂开关状态，以实现对永磁同步电机的预测控制；
[0010]其中，k和T
s
分别表示永磁同步电机系统的控制周期序数和控制周期。
[0011]进一步地，所述基于(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵，得到各控制变量的自整定权重系数，进而得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度，包括：
[0012]根据(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵和基于变异系数的权重系数自整定方法，得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量的自整定权重系数；
[0013]将(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量与相应的自整定权重系数相乘，得到标准化误差项矩阵；
[0014]根据(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵和基于优劣解距离法的价值函数在线评估方法，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度。
[0015]进一步地，所述根据(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵和基于变异系数的权重系数自整定方法，得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量的自整定权重系数，包括：
[0016]将(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵进行标幺化处理后，再计算控制变量误差项矩阵中各控制变量的平均值和均方差；
[0017]基于(k+2)T
s
时刻各控制变量的平均值和均方差，计算(k+2)T
s
时刻各控制变量的变异系数，进而得到各控制变量的自整定权重系数。
[0018]进一步地，所述根据(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵和基于优劣解距离法的价值函数在线评估方法，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度，包括:
[0019]基于(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵，得到各控制变量的正、负理想解，进而得到逆变级桥臂不同开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离；
[0020]基于(k+2)T
s
时刻逆变级桥臂不同开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂不同开关状态的相对贴近度。
[0021]进一步地，所述(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂不同开关状态的相对贴近度表示为：
[0022][0023]式中，表示在逆变级桥臂第j种开关状态下的相对贴近度，分别表示逆变级桥臂第j种开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离，j＝1,
…
,8。
[0024]进一步地，所述逆变级桥臂第j种开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离分别表示为：
[0025][0026][0027]其中，
[0028]Y
i+
＝{minY
ij
|j＝0,1,2...7}；
[0029]Y
i
‑
＝{maxY
ij
|j＝0,1,2...7}；
[0030]Y
ij
＝λ
i
′
e
′
ij
；
[0031]式中，Y
i+
、Y
i
‑
分别表示第i种控制变量的正、负理想解；Y表示标准化误差项矩阵，Y
ij
表示第i种控制变量在逆变级桥臂第j种开关状态下的标准化控制变量值；λ
′
i
表示第i种控制变量的自整定权重系数，e
′
ij
表示第i种控制变量在逆变级桥臂第j种开关状态下标幺化处理后的控制变量值。
[0032]进一步地，所述第i种控制变量的自整定权重系数λ
i
′
表示为：
[0033][0034]式中，CV
i
表示第i种控制变量的变异系数，N表示控制变量的总数量。
[0035]进一步地，所述第i种控制变量的变异系数CV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系统模型预测电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：根据选定的控制变量采集kT
s
时刻永磁同步电机系统的系统信息，得到(k+2)T
s
时刻逆变级不同开关状态下的各控制变量值，进而得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵；基于(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵，得到各控制变量的自整定权重系数，进而得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度；将(k+2)T
s
时刻相对贴近度中的最大值对应的逆变级桥臂开关状态，作为间接矩阵变换器逆变级在(k+1)T
s
时刻的桥臂开关状态，以实现对永磁同步电机的预测控制；其中，k和T
s
分别表示永磁同步电机系统的控制周期序数和控制周期。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，其特征在于，所述基于(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵，得到各控制变量的自整定权重系数，进而得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度，包括：根据(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵和基于变异系数的权重系数自整定方法，得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量的自整定权重系数；将(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量与相应的自整定权重系数相乘，得到标准化误差项矩阵；根据(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵和基于优劣解距离法的价值函数在线评估方法，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度。3.根据权利要求2所述的永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，其特征在于，所述根据(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵和基于变异系数的权重系数自整定方法，得到(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵中各控制变量的自整定权重系数，包括：将(k+2)T
s
时刻控制变量误差项矩阵进行标幺化处理后，再计算控制变量误差项矩阵中各控制变量的平均值和均方差；基于(k+2)T
s
时刻各控制变量的平均值和均方差，计算(k+2)T
s
时刻各控制变量的变异系数，进而得到各控制变量的自整定权重系数。4.根据权利要求2所述的永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，其特征在于，所述根据(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵和基于优劣解距离法的价值函数在线评估方法，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂处于不同开关状态的相对贴近度，包括:基于(k+2)T
s
时刻标准化误差项矩阵，得到各控制变量的正、负理想解，进而得到逆变级桥臂不同开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离；基于(k+2)T
s
时刻逆变级桥臂不同开关状态对应的控制变量值到正、负理想解的距离，得到(k+2)T
s
时刻间接矩阵变换器逆变级桥臂不同开关状态的相对贴近度。5.根据权利要求4所述的永磁同步电机系统模型预测电流控制方法，其特征在于，所述(k+2)T
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗书兢，吴想，刘宗毓，郭嗣，周通，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：