[发明专利]矢量筛选和占空比结合的电机模型预测控制系统及方法

权利要求书

1.一种矢量筛选和占空比结合的电机模型预测控制系统的控制方法，其特征在于：

所述矢量筛选和占空比结合的电机模型预测控制系统包括PI控制器、位置反馈模块、定子电流采集模块、电流微分方程计算模块、PARK逆变换模块、扇区判断模块、矢量快速选择开关表、占空比计算模块、最优价值函数模块和逆变器；

转速参考值和经位置反馈模块得到的转速反馈值做差，差值输入转速PI控制器；转速PI控制器输出的参考转矩值经转矩PI控制器得到交轴参考电流值；采样得到的定子电流采集模块经电流微分方程计算模块得到交直轴参考电压；交直轴参考电压经PARK逆变换模块输出参考电压值的幅值和相角；参考电压相角经扇区判断模块和矢量快速选择开关表输出快速筛选后的备选电压矢量；进行备选电压矢量的占空比计算模块；备选电压矢量及占空比值经最优价值函数模块输出最优非零开关状态；最优非零开关状态及其对应的最优零开关状态给逆变器；

所述矢量筛选和占空比结合的电机模型预测控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：首先，根据无差拍控制的思想获得参考电压矢量；

步骤二：通过参考电压矢量的位置角判断参考电压矢量所在的扇区，利用扇区判断的方法快速筛选出有效的两个非零电压矢量；

步骤三：将参考电压矢量和快速筛选出的非零基本电压矢量之间的比较定义为价值函数；采用一种占空比控制方法，计算出非零电压矢量作用的时间；基于开关损耗最小化原则，根据非零电压矢量选择零电压矢量，计算出零电压矢量作用的时间；

步骤四：最后，将非零电压矢量开关状态及其作用时间，零电压矢量开关状态及其作用时间依次作用于逆变器，逆变器将开关状态转变成电压输出给永磁同步电机，驱动电机运行；

所述步骤三中价值函数为为参考电压矢量，u_i为非零基本电压矢量，g值大小等于/与γu_i之间的向量差值，只有当向量/和向量u_i垂直的时候，g值达到最小，因此，γu_i的值等于/在相应矢量上的余弦；

根据公式计算出选择的基本电压矢量作用时间的占空比，其中，/为理想电压矢量的电压值，|u_i|为选择的基本电压矢量的电压值，θ_s表示参考定子磁链所在的空间相位角，θ_i表示选择的基本电压矢量的空间相位角；

根据电压矢量快速筛选表选择出备选矢量u₁，u₂，根据占空比的方法分别计算出u₁对应的占空比γ₁，u₂对应的占空比γ₂，将u₁，γ₁，u₂，γ₂分别带入到价值函数中得到相应的g₁,g₂，比较g₁,g₂大小，g_opt＝min(g₁,g₂)，选择出最优的非零电压矢量u_i；选择出最优的非零电压矢量u_i，其作用时间为γ_iT_S，执行周期剩余时间应都由零电压矢量作用。