一种永磁同步电机准无差拍模型预测磁链控制方法与流程

技术特征：

1.一种永磁同步电机准无差拍模型预测磁链控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)计算参考转矩T_e^*(k)：将参考速度ω^*(k)与实际反馈速度ω(k)的差值e(k)输入PI控制器(1)，根据公式(1.1)计算参考转矩T_e^*(k)；

T e * ( k ) = e ( k ) ( K P + K I s ) - - - ( 1.1 ) ]]>

其中：K_P和K_I分别为PI控制器(1)的比例增益和积分增益；

(2)计算k+1时刻定子磁链矢量参考ψ_s^*(k+1)：将定子磁链幅值参考|ψ_s^*(k)|和参考转矩T_e^*(k)输入转矩角计算模块(2-1)，根据公式(2.1)计算转矩角参考δ^*(k)；将转子位置角θ_r(k)和实际反馈速度ω(k)输入转子位置角预测模块(2-2)，根据公式(2.2)预测k+1时刻转子位置角θ_r(k+1)；将转矩角参考δ^*(k)和k+1时刻转子位置角θ_r(k+1)相加，得到k+1时刻定子磁链位置角θ_s(k+1)；将定子磁链幅值参考|ψ_s^*(k)|和k+1时刻定子磁链位置角θ_s(k+1)输入定子磁链矢量参考计算模块(2-3)，根据公式(2.4)计算k+1时刻定子磁链矢量参考ψ_s^*(k+1)；

δ * ( k ) = a r c s i n 2 L s T e * ( k ) 3 P r | ψ s * ( k ) | | ψ f * ( k ) | - - - ( 2.1 ) ]]>

θ_r(k+1)＝θ_r(k)+ω(k)T_s (2.2)

θ_s(k+1)＝δ^*(k)+θ_r(k+1) (2.3)

ψ_s^*(k+1)＝|ψ_s^*(k)|exp(jθ_s(k+1)) (2.4)

其中：L_s为永磁同步电机同步电感，P_r为永磁同步电机极对数，|ψ_f^*(k)|为永磁体磁链幅值，T_s为预测控制的采样时间；

(3)有效电压矢量选择：将k+1时刻定子磁链矢量参考ψ_s^*(k+1)输入目标矢量计算模块(3-1)，根据公式(3.1)计算目标电压矢量u_obj(k+1)；将目标电压矢量u_obj(k+1)输入目标电压矢量角计算模块(3-2)，根据公式(3.2)计算目标电压矢量与α轴夹角θ_u(k+1)；将目标电压矢量与α轴夹角θ_u(k+1)输入扇区判断模块(3-3)，根据目标电压矢量与α轴夹角θ_u(k+1)判断目标电压矢量u_obj(k+1)的扇区号N(k+1)；将扇区号N(k+1)输入选择模块(3-4)，获得三个基本电压矢量u_i(k+1)，矢量编号i＝2N-1,2N,2N+1；

u o b j ( k + 1 ) = ψ s * ( k + 1 ) - ψ s ( k ) T s + R s i s ( k ) - - - ( 3.1 ) ]]>

θ u ( k + 1 ) = a r c t a n u o b j β ( k + 1 ) u o b j α ( k + 1 ) - - - ( 3.2 ) ]]>

其中：ψ_s(k)为k时刻定子磁链矢量，R_s为定子电阻，i_s(k)为定子电流，u_objβ(k+1)和u_objα(k+1)分别为u_obj(k+1)的α轴和β轴分量；

(4)计算k+1时刻定子磁链矢量预测值ψ_s(k+1)：将定子电流i_s(k)和三个基本电压矢量u_i(k+1)输入定子磁链矢量预测模块(4)，根据公式(4.1)计算k+1时刻定子磁链矢量预测值ψ_s(k+1)；

ψ_s(k+1)＝ψ_s(k)+T_s(u_i(k+1)-R_si_s(k)) (4.1)

(5)选择逆变器最优开关状态：将k+1时刻定子磁链矢量参考ψ_s^*(k+1)和k+1时刻定子磁链矢量预测值ψ_s(k+1)输入优化模块(5)，根据公式(5.1)计算价值函数g_i，价值函数g_i取最小值时，其对应的基本电压矢量确定为最优基本电压矢量u_opt，根据最优基本电压矢量u_opt获得最优开关状态S_a,b,c；

g_i＝|ψ_s^*(k+1)-ψ_s(k+1)| (5.1)

(6)输出最优电压：逆变器将最优开关状态S_a,b,c转化为最优电压输送给永磁同步电机。

2.根据权利要求1所述的永磁同步电机准无差拍模型预测磁链控制方法，其特征在于：选择模块(3-4)在获得扇区号N(k+1)后，按照下述关系选择三个基本电压矢量u_i(k+1)：

①N(k+1)＝1时，基本电压矢量为(100,000,110)，三个基本电压矢量为u₁、u₂和u₃；

②N(k+1)＝2时，基本电压矢量为(110,000,010)，三个基本电压矢量为u₃、u₄和u₅；

③N(k+1)＝3时，基本电压矢量为(010,000,011)，三个基本电压矢量为u₅、u₆和u₇；

④N(k+1)＝4时，基本电压矢量为(011,000,001)，三个基本电压矢量为u₇、u₈和u₉；

⑤N(k+1)＝5时，基本电压矢量为(001,000,101)，三个基本电压矢量为u₉、u₁₀和u₁₁；

⑥N(k+1)＝6时，基本电压矢量为(101,000,100)，三个基本电压矢量为u₁₁、u₁₂和u₁₃。