【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制领域，尤其涉及一种六相永磁游标电机模型预测电流控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机是一种由永磁体提供励磁的高性能电机，以其效率高，转矩脉动小等优点成为交流伺服控制系统的主要执行电机。对称表贴式六相永磁游标轮缘推进电机是在此基础上研制的一种新型电机，它采用了六相对称的隔离绕组，分别由六个h桥逆变器进行驱动。对于这类电机，模型预测控制是一种常用的控制方法。然而，由于六个h桥逆变器存在729种电压矢量，若采用传统双矢量模型预测电流控制，计算复杂度急剧增加，导致计算时间长、cpu负荷大、开关频率不稳定等问题。此外，模型预测控制在表贴式六相永磁容错电机控制中的应用还很少，且在x-y子空间内谐波抑制方面还存在不足。在电机运行中，谐波电流可能引起铁损耗和铜损耗的增加，导致电机过热，降低整体效率，过大的谐波电流还可能对电机的机械部件如轴承、齿轮等造成损害，缩短了电机的使用寿命。
2、为了克服这些问题，本专利技术提出了一种新颖的控制方法，即基于扇区预选和双矢量六相永磁游标轮缘推进电机模型预测电流控制。这一方法不仅继承了模型预测控制的快速性和有效性，而且能够有效抑制谐波电流，保护电机的机械部件。这对于提高电机的稳态性能和延长其寿命具有重要意义。
技术实现思路
1、根据现有技术存在的问题，本专利技术公开了一种六相永磁游标电机模型预测电流控制方法，该方法结合扇区预选和双矢量模型预测电流控制方法，在旋转坐标系下对d-q电流进行电流预测，采用电流无差拍原理在一个周期内对电流
2、该方法基于id＝0的控制策略模型预测电流控制方法，当电机运行时，将给定转速n*与电机反馈的实际转速的差值经过pi调节器后得电机的给定电流，并根据计算获取电机六相定子电流ia(k)、iu(k)、ib(k)、iv(k)、ic(k)、iw(k)，再经过坐标变换得到d-q子空间下的分量电流id(k)、iq(k)，x-y子空间下的分量电流ix(k)、iy(k)；在两相旋转坐标系下建立电机的电压方程，通过欧拉公式处理电流的微分式、得到下一时刻的电流预测值id(k+1)、iq(k+1)、ix(k+1)和iy(k+1)。
3、永磁同步电机各空间中定子电流预测模型为
4、
5、其中id(k)、iq(k)、ix(k)、iy(k)为当前时刻定子电流，id(k+1)、iq(k+1)、ix(k+1)、iy(k+1)为定子电流预测值，ud(k)、uq(k)、ux(k)、uy(k)分别当前时刻为定子电压，rs为定子绕组电阻，ls为定子绕组自感，ll为定子绕组漏感，ωe为电机转子电角速度，ψf为电机永磁体磁链。
6、需要特别注意的是，由于永磁游标轮缘推进电机采用了六相对称的隔离绕组，分别由六个h桥逆变器进行驱动，故没有中性点，不需要考虑o1-o2子空间中电流的影响。
7、利用价值函数进行初步的扇区预选，将12个电压矢量带入定子电流预测模型中，价值函数为
8、
9、选取最优的价值函数所对应的扇区，完成第一轮扇区预选。
10、在初步确定扇区之后，根据价值函数g1，代入该扇区边界的两个备选电压矢量进行第二轮预选，将扇区一分为二，如图5所示根据上一轮预测结果代入u1、u3、u4(或者u2、u3、u5)三个备选电压矢量，若参考电压矢量落在r1区域时，施加一个非零矢量u3和零矢量；若参考电压矢量落在r2区域时，施加两个非零矢量u1(或u2)和u3；若参考电压矢量落在r3区域时，只应该一个电压矢量u4(或u5)。由于之前进行模型预测时已经考虑了电流谐波带来的不利影响，并通过二次预选的方法精准确定了所在扇区，此时价值函数不再考虑谐波电流，公式为使用此方法将原本需要1296次计算减少到只需要17次计算就得到精确的结果。
11、采用iq轴电流无差拍原理在一个周期内对解耦电流进行电流预测，若电压矢量为u3时公式为
12、
13、其中s0为零电压矢量作用时的斜率，s_opt1为当前有效电压矢量作用时的斜率。
14、利用电流无差拍原理选出第一个有效矢量和零矢量，并分别求出此时两个矢量的作用时间：
15、
16、若参考电压矢量落在r2区域时，施加两个非零矢量u1(u2)和u3时，公式为
17、
18、利用电流无差拍原理选出两个有效电压矢量，并分别求出相应电压矢量的作用时间：
19、
20、若参考电压矢量落在r3区域时，只应该一个电压矢量u4(u5)，作用给下一阶段。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种六相永磁游标电机模型预测电流控制方法，其特征在于：该方法结合扇区预选和双矢量模型预测电流控制过程，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在两轮扇区预选时，第一轮预选中代入12个基础电压矢量选择出合适的扇区，再进行第二轮扇区预选，在偏置15°的12个基础电压矢量中，代入合适的电压矢量，将第一次选择的扇区一分为二确定参考电压所在扇区Si，此时预选完成，采用q轴电流无差拍原理在一个周期内对解耦电流进行电流预测，代入本扇区中三个备选电压矢量，根据价值函数选择最优的电压值，判断出是否需要加入零矢量控制，分别计算出相应电压矢量下的电流的斜率表达式，将计算出第一电压矢量、第二电压矢量以及两个矢量作用的时间，最后向逆变器输出最优的电压矢量以及对应的开关信号作用时间，从而通过六相独立的H桥逆变器对电机进行控制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：利用价值函数进行两轮扇区预选，将备选的电压矢量带入定子电流预测模型中，价值函数为
【技术特征摘要】
1.一种六相永磁游标电机模型预测电流控制方法，其特征在于：该方法结合扇区预选和双矢量模型预测电流控制过程，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在两轮扇区预选时，第一轮预选中代入12个基础电压矢量选择出合适的扇区，再进行第二轮扇区预选，在偏置15°的12个基础电压矢量中，代入合适的电压矢量，将第一次选择的扇区一分为二确定参考电压所在扇区si，此时预选完成，采用q轴电流无差拍原理在一个周期内对解耦电流进行电流预...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱景伟，李明轩，臧坤，廖海波，刘青，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。