【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机，更具体地，涉及一种永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法。
技术介绍
1、为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,pmsm)的响应，现有多采用模型预测转矩控制或磁链控制，模型预测磁链控制(mpfc)根据单个控制周期所施加电压矢量的个数可以分为单矢量、双矢量和三矢量模型预测控制。单矢量mpfc选取使价值函数最小的电压矢量作用整个控制周期，控制简单，但稳态转矩脉动大。为了改善单矢量模型预测存在的问题，通过价值函数遍历寻优，选择两个电压矢量，在一个控制周期施加两个矢量来合成目标矢量，计算最佳作用时间并施加于逆变器。相比于单矢量mpfc，双矢量mpfc改善了电机的稳态性能。如cn202010007920.1一种基于可变控制周期的永磁同步电机预测磁链控制方法中公开根据转子磁链矢量和定子电流矢量获取实际定子磁链矢量；根据电磁转矩、转子磁链幅值、定子磁链幅值、电角频率获取参考定子磁链矢量；根据参考定子磁链矢量和预测定子磁链矢量之间的控制误差，获取不包含加权因子的成本函数；通过对成本函数的两步最小化确定最优有效电压矢量及其最优作用时间，以及零电压矢量的最优作用时间；将最优有效电压矢量和零电压矢量的最优作用时间构成可变的控制周期。其通过两步成本函数最小化，获得了最优有效电压矢量、最优有效电压矢量的作用时间和零电压矢量的作用时间；两者的总作用时间构成了可变的控制周期，提供了额外的控制自由度，可以在不增加开关损耗的情况下减小永磁同步电机转矩脉动和定子电流谐波，提升了永磁
技术实现思路
1、本专利技术要解决的主要技术问题是针对现有技术中传统三矢量模型预测复杂度高、计算量大，且容易导致窄脉冲产生的问题，提供一种永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
3、一种永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，包括以下步骤：
4、s1.根据电机的电角度θr、电角速度ω,采集定子电流矢量is计算定子磁链矢量获得k时刻定子磁链矢量测量值ψs(k)；
5、s2.通过q轴定子磁链分量的参考值和给定d轴定子磁链分量的参考值经dq-αβ变换得到定子磁链矢量参考值
6、s3.将定子磁链矢量参考值与k时刻的定子磁链矢量测量值ψs(k)做差得到磁链误差矢量
7、s4.根据磁链误差矢量δψs所在扇区选择电压矢量组合，并获得第一个、第二个有效电压矢量和零矢量作用一个周期磁链矢量的变化量m1、m2、m0；
8、s5.根据m1、m2、m0计算电压矢量作用时间，得到第一电压矢量作用时间t1，第二电压矢量作用时间t2，零矢量作用时间t0，并比较t1和t2的大小，定义作用时间长的有效电压矢量为uopt1，作用时间为topt1，定义作用时间短的有效电压矢量为uopt2，作用时间为topt2；
9、s6.根据topt1、topt2和t0与时间阈值tthr的关系，采用不同的矢量策略，具体为：
10、当topt1、topt2、t0都大于时间阈值tthr时采用三矢量调制策略；
11、当topt1、topt2、t0中有一个小于时间阈值tthr时采用双矢量调制策略；
12、当topt1、topt2、t0中有两个小于时间阈值tthr时采用单矢量调制策略；
13、s7.最后经过对称脉冲调制作用于永磁同步电机。
14、进一步地，s4中扇区以及选择电压矢量的划分为：
15、
16、磁链误差矢量δψs所在扇区选择电压矢量组合为：
17、。
18、进一步地，在s5中采用三矢量调制策略，一个控制周期内作用两个相邻有效矢量和一个零矢量来控制定子磁链。基于三矢量作用下磁链无差拍原理，即ψs*＝ψs(k+1)，得到：
19、
20、式中，d1、d2和d0分别为第一个、第二个有效电压矢量和零矢量的占空比；m1、m2和m0分别为第一个、第二个有效电压矢量和零矢量作用一个周期磁链矢量的变化量。其中，d1＝t1/ts、d2＝t2/ts和d0＝t0/ts。t1为第一电压矢量作用时间，t2为第二电压矢量作用时间，t0＝ts-t1-t2为零矢量作用时间，ts表示控制周期。
21、进一步地，被选择的电压矢量组合采用对称结构施加于逆变器，设定tthr≥2tlim。其中tlim和dlim为总的限制时间和对应的占空比：
22、tlim＝2tdt+tmpw
23、dlim＝tlim/ts
24、式中，tdt为避免上下桥臂直通必须插入的死区时间，tmpw为最小输出脉宽。
25、进一步地，双矢量调制策略中，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0>tthr时，令topt2＝0，采用uopt1加零矢量的双矢量调制策略；当topt1>tthr,topt2>tthr,t0<tthr时，令t0＝0，采用uopt1加uopt2的双矢量调制策略。
26、进一步地，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0>tthr时，修正矢量作用时间的公式为：
27、
28、进一步地，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0>tthr，且0<t0<tthr时，修正矢量作用时间的公式为：
29、
30、进一步地，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0>tthr，且t0<0时，采用最小相位误差法处理过调制问题，等比例缩小有效矢量作用时间，处理规则为：
31、
32、进一步地，当topt1<tthr,topt2<tthr,t0>tthr时，采用零电压矢量作用控制周期。
33、进一步地，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0<tthr时，采用uopt1矢量作用控制周期。
34、与现有技术相比，有益效果是：
35、本专利技术根据电压矢量对磁链的作用，通过判断磁链误差矢量所在扇区，经过一次预测，快速选择最优电压矢量，降低计算负担，降低了控制复杂度并减小计算量。并通过引入时间阈值tthr，将时间阈值与三个电压矢量作用时间分别比较，剔除作用时间小本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，S4中磁链误差矢量Δψs所在扇区选择电压矢量组合为：
3.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，步骤S5中，基于三矢量作用下磁链无差拍原理，即Ψs*＝Ψs(k+1)，得到：
4.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，S6中电压矢量组合采用对称结构施加于逆变器，设定TTHR≥2Tlim，其中Tlim和Dlim为总的限制时间和对应的占空比：
5.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，双矢量调制策略中，当topt1>TTHR,topt2<TTHR,t0>TTHR时，令topt2＝0，采用uopt1加零矢量的双矢量调制策略。
6.根据权利要求5永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，双矢量调制策略的修正矢量作用时间的公式为：
7.根据权利要求1永磁同
8.根据权利要求7永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，当topt1>TTHR,topt2<TTHR,t0>TTHR，且0<t0<TTHR时，修正矢量作用时间的公式为：
9.根据权利要求7永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，当topt1>TTHR,topt2<TTHR,t0>TTHR，且t0<0时，采用最小相位误差法处理过调制问题，等比例缩小有效矢量作用时间，处理规则为：
10.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，当topt1<TTHR,topt2<TTHR,t0>TTHR时，采用零电压矢量作用控制周期；当topt1>TTHR,topt2<TTHR,t0<TTHR时，采用uopt1作用控制周期。
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，s4中磁链误差矢量δψs所在扇区选择电压矢量组合为：
3.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，步骤s5中，基于三矢量作用下磁链无差拍原理，即ψs*＝ψs(k+1)，得到：
4.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，s6中电压矢量组合采用对称结构施加于逆变器，设定tthr≥2tlim，其中tlim和dlim为总的限制时间和对应的占空比：
5.根据权利要求1永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，双矢量调制策略中，当topt1>tthr,topt2<tthr,t0>tthr时，令topt2＝0，采用uopt1加零矢量的双矢量调制策略。
6.根据权利要求5永磁同步电机混合矢量模型预测磁链控制方法，其特征在于，双矢量调制策略的修正矢量作用时间的公式为：
7.根据权利要求1永磁同步电...
【专利技术属性】
技术研发人员：程谆，肖强晖，余志，张阳，
申请(专利权)人：湖南铁道职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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