【技术实现步骤摘要】
一种计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法
[0001]本专利技术涉及一种计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，属于电机驱动及控制领域。
技术介绍
[0002]永磁同步直线电机由于其简单的结构、高功率密度、高过载能力等优越性能，受到了广泛关注。同时，比起传统电机，直线电机能够直接获得直线机械位移而无需传动装置，这大大降低了系统的机械损耗，提升了整体效率。模型预测控制由于其控制思想简单、动态响应快、易于实现多目标控制等优势，已成功应用于电机控制领域。然而，模型预测控制在每个控制周期内需要对逆变器可以提供的所有矢量进行评估，该过程涉及大量的乘除运算，给控制器带来了极大的计算负担。因此，研究一种可以降低控制器计算负担、提高系统动态性能的模型预测算法，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
[0003]技术问题：针对上述现有技术，提出一种计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，能够大大降低控制器计算负担。
[0004]技术方案：一种计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1：采样三相定子电流i
s
，利用Park变换(1)计算定子电流在dq坐标系下分量，i
d
与i
q
；
[0006]步骤2：利用模型分解模块(2)对预测模型中的无源部分P以及有源部分A进行计算；
[0007]步骤3：选取两个线性无关的电压矢量作为一组基底矢量[v1,v2...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：采样三相定子电流i
s
，利用Park变换(1)计算定子电流在dq坐标系下分量，i
d
与i
q
；步骤2：利用模型分解模块(2)对预测模型中的无源部分P以及有源部分A进行计算；步骤3：选取两个线性无关的电压矢量作为一组基底矢量[v1,v2]
T
，利用基底矢量评估模块(3)计算其在dq坐标系下的电压分量u
d
(v
1,2
)与u
q
(v
1,2
)；步骤4：根据P，A，u
d
(v
1,2
)与u
q
(v
1,2
)，利用电流预测模块(4)计算不同矢量对应的电流预测值i
sk+1
(u
i
)，i为0
‑
7；步骤5：利用动子速度外环PI控制器(5)获得q轴电流参考值i
q*
，并给定d轴电流参考值i
d*
＝0；进而，利用价值函数最小化模块(6)挑选出最优电压矢量u
opt
，将其对应的的开关状态S
abcopt
作用于逆变器(7)，实现对永磁同步直线电机(Permanent Magnet Synchronous Linear Motor，PMSLM)的有效控制。2.根据权利要求1所述的计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，其特征在于，步骤2所述的预测模型无源与有源部分具体为：PMSLM电流预测方程为式中，i
dk+1
与i
qk+1
分别为d轴与q轴电流预测值；与i
qk
分别为d轴与q轴电流采样值；L
d
与L
q
分别为绕组电感的d轴与q轴分量；R
s
为绕组内阻值；T
s
为采样周期；v为电机动子速度；τ为极距；ψ
f
为永磁体磁链；u
dk
与u
qk
分别为定子电压d轴与q轴分量；从式(1)可以看出，电流预测值包含两部分，一部分与作用的定子电压无关，因此称之为无源部分，而另一部分取决于作用的定子电压，因此称之为有源部分，即为无源部分，而另一部分取决于作用的定子电压，因此称之为有源部分，即基于此，所述的无源部分P＝[P
d
,P
q
]
T
，所述的有源部分A＝[A
d
,A
q
]
T
。3.根据权利要求1所述的计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方
法，其特征在于，步骤3所述的基底矢量[v1,v2]
T
具体为：对于三相逆变器能够提供的8个基本电压矢量u0‑
u7，线性无关的矢量组合包括：[u1,u2]
T
，[u1,u3]
T
，[u1,u5]
T
，[u1,u6]
T
，[u2,u3]
T
，[u2,u4]
T
，[u2,u6]
T
，[u3,u4]
T
，[u3,u5]
T
，[u4,u5]
T
，[u4,u6]
T
，[u5,u6]
T
；基底矢量[v1,v2]
T
可以为上述线性无关矢量组合中的任意一组。4.根据权利要求1所述的计及预测模型分解的永磁同步直线电机模型预测电流控制方法，其特征在于，步骤4所述的电流预测方法具体为：根据式(1)
‑
(3)，对于任意矢量u
i
，其对应的电流预测值i
sk+1
(u
i
)＝[i
dk+1
(u
i
),i
qk+1
(u
i
)]可以表示为式中，k
i1
，k
i2
，k
i3
以及k
i4
为矢量u
i
对应的常系数，取决于基底矢量；具体的，若选择[u1,u2]
T
作为基底矢量，则[k
01
,k
02
,k
03
,k
04
]＝[k
71
,k
72
,k
73
,k
74
]＝[0,0,0,0]，[k
11
,k
12
,k
13
,k
14
]＝[1,0,1,0]，[k
21
,k
22
,k
23
,k
24
]＝[0,1,0,1]，[k
31
,k
32
,k
33
,k
34
]＝[
‑
1,1,
‑
1,1]，[k
41
,k
42
,k
43
,k
44
]＝[
‑
1,0,
‑
1,0]，[k
51
,k
52
,k
53
,k
54
]＝[0,
‑
1,0,
‑
1]，[k
61
,k
62
,k
63
,k
64
]＝[1,
‑
1,1,
‑
1]；若选择[u1,u3]
T
作为基底矢量，则[k
01
,k
02
,k
03
,k
04
]＝[k
71
,k
72
,k
73
,k
74
]＝[0,0,0,0]，[k
11
,k
12
,k
13
,k
14
]＝[1,0,1,0]，[k
21
,k
22
,k
23
,k
24
]＝[1,1,1,1]，[k
31
,k
32
,k
33
,k
34
]＝[0,1,0,1]，[k
41
,k
42
,k
43
,k
44
]＝[
‑
1,0,
‑
1,0]，[k
51
,k
52
,k
53
,k
54
]＝[
‑
1,
‑
1,
‑
1,
‑
1]，[k
61
,k
62
,k
63
,k
64
]＝[0,
‑
1,0,
‑
1]；若选择[u1,u5]
T
作为基底矢量，则[k
01
,k
02
,k
03
,k
04
]＝[k
71
,k
72
,k
73
,k
74
]＝[0,0,0,0]，[k
11
,k
12
,k
13
,k
14
]＝[1,0,1,0]，[k
21
,k
22
,k
23
,k
24
]＝[0,
‑
1,0,
‑
1]，[k
31
,k
32
,k
33
,k
34
]＝[
‑
1,
‑
1,
‑
1,
‑
1]，[k
41
,k
42
,k
43
,k
44
]＝[
‑
1,0,
‑
1,0]，[k
51
,k
52
,k
53
,k
54
]＝[1,0,1,0]，[k
61
,k
62
,k
63
,k
64
]＝[1,1,1,1]；若选择[u1,u6]
T
作为基底矢量，则[k
01
,k
02
,k
03
,k
04
]＝[k
71
,k
72
,k
73
,k
74
]＝[0,0,0,0]，[k
11
,k
12
,k
13
,k
14
]＝[1,0,1,0]，[k
21
,k
22
,k
23
,k
24
]＝[1,
‑
1,1,
‑
1]，[k
31
,k
32
,k
33
,k
34
]＝[0,
‑
1,0,
‑
1]，[k
41
,k
42
,k
43
,k
44
]＝[
‑
1,0,
‑
1,0]，[k
51
,k
52
,k
53
,k
54
]＝[
‑
1,1,
‑
1,1]，[k
61
,k
62
,k
63
,k
64
]＝[0,1,0,1]；若选择[u2,u3]
T
作为基底矢量，则[k
01
,k
02
,k
03
,k
04
]＝[k
71
,k
72
,k
73
,k
74
]＝[0,0,0,0]，[k
11
,k
12
,k
13
,k
14
]＝[1,
‑
1,1,
‑
1]，[k
21
,k
22
,k
23
,k
24
]＝[1,0,1,0]，[k
31
,k
32
,k
33
,k
34
]＝[0,1,0,1]，[k
41
,k
42
,k
43
,k
44
]＝[
‑
1,1,
‑
1,1]，[k
51
,k
52
,k
53
,k
54
]...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾贤，刘鹏，马继光，马健东，
申请(专利权)人：南通斯迈尔精密设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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