[发明专利]一种基于变角度预测控制的电压矢量区域选择方法

说明书

本发明公开了一种基于变角度预测控制的电压矢量区域选择方法，首先基于DTC预测控制，给出表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制的选择区域；然后将电压矢量相角选择区域进行三等分得到三个相角集合，通过定子磁链幅值和转矩值计算目标函数g值；最后对比三种相角集合，分析表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制的控制性能，完成电压矢量区域选择。本发明能简化系统的选择，减少运算时间，且有一定的可行性。

技术领域

本发明属于矢量选择技术领域，具体涉及一种基于表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制的电压矢量区域选择方法。

背景技术

直接转矩控制技术基于定子磁链坐标系并直接将转矩作为控制对象，避免了旋转坐标变换时的大量计算以及对电机参数的依赖性，其动态性能好，转矩响应时间短。

表面式永磁同步电机直接转矩预测控制系统中，引入评价函数，从转矩误差和定子磁链误差两个方面综合考虑，并加以控制，采用空间矢量调制技术，从而实现更加理想的控制效果。

但是伴随着变量和运算函数，增加了计算运行的时间和复杂程度，故此，提出一种表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制-电压矢量选择区域，进而优化控制系统性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于变角度预测控制的电压矢量区域选择方法，以提高永磁同步电机直接转矩控制系统的性能，减小转矩脉动，且开关频率恒定。

本发明采用以下技术方案：

一种基于变角度预测控制的电压矢量区域选择方法，首先基于DTC预测控制，给出表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制的选择区域；然后将电压矢量相角选择区域进行三等分得到三个相角集合，通过定子磁链幅值和转矩值计算目标函数g值；最后对比三种相角集合，分析表面式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制的控制性能，完成电压矢量区域选择。

具体的，表面式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择区域如下：

∠V₁₁∈(0°,90°)

∠V₀₁∈(90°,180°-δ)

∠V₀₀∈(180°,270°)

∠V₁₀∈(270°,360°-δ)

其中，∠V₁₁为增大转矩，增大定子磁链的区间，∠V₀₁为增大转矩，减小定子磁链的区间，∠V₀₀为减小转矩，减小定子磁链的区间，∠V₁₀为减小转矩，增大定子磁链的区间，δ为转矩角。

具体的，首先求出电压矢量通过定子磁链滞环比较器的输出值转矩滞环比较器的输出值τ、转矩角δ值选出电压矢量所在区间，再将定子磁链幅值和转矩值输入目标函数g中选取出min(g)，找出对应角度的电压矢量。

进一步的，目标函数g计算如下：

转矩脉动均方根误差T_{rip_RMSE}计算如下：

磁链脉动均方根误差ψ_{rip_RMSE}计算如下：

其中，n为样本数量；T_e为为参考转矩值，ψ_s为参考定子磁链幅值。

更进一步的，定子磁链幅值计算如下：

转矩公式计算如下：