简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法技术

本发明专利技术公开了一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，包括：根据双三相永磁电机的电压方程建立预测电流模型；根据给定转速和双三相永磁电机的实际转速获取转速误差；根据转速误差获取q轴参考电流；将控制集输入预测电流模型；通过价值函数对预测电流模型的输出结果进行评估，得到最优电压矢量，对双三相永磁电机进行驱动；其中，价值函数根据参考电流和预测电流模型的输出结果进行设置。通过价值函数寻优从而规避模型预测控制对所有备选电压进行评估的过程，降低计算量，提升算法执行效率；此种简化策略还可以扩展到其他基于有限控制集的模型预测控制中。他基于有限控制集的模型预测控制中。他基于有限控制集的模型预测控制中。

【技术实现步骤摘要】
简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法


[0001]本专利技术涉及多相电机驱动控制
，具体涉及一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法。

技术介绍

[0002]多相电机相对与传统三相电机具备了功率密度大、转矩脉动小、容错性能好的特点得到了广泛的关注。在多相电机中，以双三相电机为代表的具有多套对称三相绕组的电机，由于具备了抑制零序电流的能力具有较大的应用潜力。
[0003]然而随着电机相数的增多，传统针对三相电机提出的模型预测控制策略存在着明显不足。如传统的模型预测控制策略只采用最外围12大矢量作为控制集，未对谐波平面的电压矢量进行约束。这导致谐波电流过大，转矩脉动和磁链脉动也相应增加。另一方面，模型预测控制需要将所有的电压矢量带入预测模型进行评估，筛选出最优的电压矢量，这导致计算量增加，为处理器带来巨大的计算负担，降低算法的使用效率。考虑到现今电力电子器件的发展趋势，高性能、高可靠、高标准的要求不断升级，开关频率将会不断地提高，因此，如何控制算法的计算量，以减少双三相电机模型预测控制算法的计算量，从而提高算法效率，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，以解决现有技术中针对双三相电机模型预测控制算法的计算量较大，算法效率较低的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，包括：
[0006]根据双三相永磁电机的电压方程建立预测电流模型；
[0007]根据给定转速和双三相永磁电机的实际转速获取转速误差；
[0008]根据转速误差获取q轴参考电流；
[0009]将控制集输入预测电流模型；
[0010]通过价值函数对预测电流模型的输出结果进行评估，得到最优电压矢量，对双三相永磁电机进行驱动；其中，价值函数根据参考电流和预测电流模型的输出结果进行设置。
[0011]可选地，根据双三相永磁电机的电压方程建立预测电流模型，包括：
[0012]将双三相永磁电机的六相电流从自然坐标系转换到旋转坐标系；
[0013]根据六相电流和空间矢量解耦理论，得到双三相永磁电机在旋转坐标系下的基波平面方程；
[0014]对基波平面方程进行前向离散和两步延时补偿，得到预测电流模型。
[0015]可选地，根据给定转速和双三相永磁电机的实际转速获取转速误差，包括：
[0016]通过旋转变压器获取双三相永磁电机的转子位置角信息；
[0017]通过对转子位置角信息换算得到实际转速。
[0018]可选地，根据转速误差获取q轴参考电流，包括：
[0019]将转速误差输入至PI控制器，得到d
‑
q轴参考电流；其中，d轴参考电流设置为0。
[0020]可选地，将控制集输入预测电流模型，包括：
[0021]将控制集中的各个电压矢量分别输入至预测电流模型，得到各个电压矢量对应的预测电流值。
[0022]可选地，还包括：
[0023]按照平面空间四象限方式，将由12个虚拟电压矢量构成的控制集划分为四个区域；
[0024]分别获取控制集在四个区域的第一中心电压矢量、第二中心电压矢量、第三中心电压矢量和第四中心电压矢量；
[0025]分别将第一中心电压矢量、第二中心电压矢量、第三中心电压矢量和第四中心电压矢量输入至预测电流模型；
[0026]通过价值函数对预测电流模型的输出结果进行评估，获得最优区域；
[0027]再次通过价值函数对最优区域中的电压矢量进行评估，获得最优电压矢量。
[0028]可选地，双三相永磁电机在旋转坐标系下的基波平面方程为：
[0029][0030]其中，u
d
和u
q
为d
‑
q轴电压；i
d
和i
q
为d
‑
q轴电流；L
d
和L
q
为d
‑
q轴电感；R
s
为定子电阻；ω为电角速度；ψ
f
为永磁体磁链；
[0031]对基波平面方程进行前向离散：
[0032][0033]其中，i
dk
、i
qk
、u
dk
和u
qk
代表离散后k时刻的d
‑
q轴电流和电压；i
dk+1
、i
qk+1
、u
dk+1
和u
qk+1
代表离散后k+1时刻的d
‑
q轴电流和电压；T
s
为控制周期；
[0034]对经过前向离散的基波平面方程进行两步延时补偿：
[0035][0036]其中，i
dk+2
和i
qk+2
代表离散后k+2时刻的d
‑
q轴电流。
[0037]可选地，价值函数为：
[0038][0039]其中，i
d*
和i
q*
为d
‑
q轴参考电流；i
dk+2
和i
qk+2
为控制集中的电压矢量输入至预测电量模型对应输出的预测电流。
[0040]可选地，还包括：
[0041]根据最优电压矢量获取对应的开关序列；
[0042]使PWM模块根据开关序列输出六相桥臂对应占空比的驱动信号；
[0043]两电平电压源型逆变器根据驱动信号输出最优电压矢量至双三相永磁电机。
[0044]本专利技术实施例的有益效果：
[0045]本专利技术实施例提供了一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制策略，通过价值函数寻优从而规避模型预测控制对所有备选电压进行评估的过程，降低计算量，提升算法执行效率；此种简化策略还可以扩展到其他基于有限控制集的模型预测控制中。
附图说明
[0046]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0047]图1示出了本专利技术实施例中一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法的流程图；
[0048]图2示出了本专利技术实施例中一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制系统结构框图；
[0049]图3示出了本专利技术实施例中一种六相两电平逆变器电路图；
[0050]图4示出了本专利技术实施例中一种在αβ平面的电压矢量分布图；
[0051]图5示出了本专利技术实施例中一种在xy平面的电压矢量分布图；
[0052]图6示出了本专利技术实施例中一种在αβ平面的虚拟电压矢量分布图；
[0053]图7示出了本专利技术实施例中一种虚拟电压矢量区域划分图；
[0054]图8示出了一种传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，包括：根据双三相永磁电机的电压方程建立预测电流模型；根据给定转速和所述双三相永磁电机的实际转速获取转速误差；根据所述转速误差获取q轴参考电流；将控制集输入所述预测电流模型；通过价值函数对所述预测电流模型的输出结果进行评估，得到最优电压矢量，对所述双三相永磁电机进行驱动；其中，所述价值函数根据所述参考电流和所述预测电流模型的输出结果进行设置。2.根据权利要求1所述的简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，根据双三相永磁电机的电压方程建立预测电流模型，包括：将双三相永磁电机的六相电流从自然坐标系转换到旋转坐标系；根据所述六相电流和空间矢量解耦理论，得到所述双三相永磁电机在旋转坐标系下的基波平面方程；对所述基波平面方程进行前向离散和两步延时补偿，得到所述预测电流模型。3.根据权利要求1所述的简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，根据给定转速和所述双三相永磁电机的实际转速获取转速误差，包括：通过旋转变压器获取所述双三相永磁电机的转子位置角信息；通过对所述转子位置角信息换算得到所述实际转速。4.根据权利要求1所述的简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，根据所述转速误差获取q轴参考电流，包括：将所述转速误差输入至PI控制器，得到d
‑
q轴参考电流；其中，d轴参考电流设置为0。5.根据权利要求1所述的简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，将控制集输入所述预测电流模型，包括：将所述控制集中的各个电压矢量分别输入至所述预测电流模型，得到各个所述电压矢量对应的预测电流值。6.根据权利要求5所述的简化控制集的双三相永磁电机模型预测电流控制方法，其特征在于，还包括：按照平面空间四象限方式，将由12个虚拟电压矢量构成的所述控制集划分为四个区域；分别获取所述控制集在四个区域的第一中心电压矢量、第二中心电压矢量、第三中心电压矢量和第四中心电压矢量；分别将所述第一中心电压矢量、所述第二中心电压矢量、所述第三中心电压矢量和所述第四中心电压矢量输入至所述预测电流模型；通过所述价值函数对所述预测电流模型的输出结果进行评估，获得最优区域；再次通过所述价值函数对所述最优区域中的电压矢量进行评估，获得所述最...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔佳，魏海峰，王浩陈，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：