[发明专利]一种双逆变器开绕组感应电机的优化模型预测控制方法

说明书

本发明属双逆变器开绕组感应电机技术领域，具体涉及一种双逆变器开绕组感应电机的优化模型预测控制方法，包括以下步骤：(1)构造无权重因子价值函数；(2)研究并建立一种虚拟理想矢量FCS‑MPC；(3)引入损耗因子，构建低开关频率控制策略；分析和解决了OEWIM在大功率应用场合开关损耗较高的问题。

技术领域

本发明属于双逆变器开绕组感应电机技术领域，具体涉及一种双逆变器开绕组感应电机的优化模型预测控制方法。

背景技术

双逆变器馈电开绕组异步电机(OpenEndWindingInductionMotor，OEWIM)凭借其容错性高，能提供更多的电平数近年来在大功率应用场合得到了迅速的推广和应用。高性能交流调速控制方式有磁场定向控制(FieldOrientedControl，FOC)和直接转矩控制(DirectTorqueControl，DTC)，在FOC中能够实现电机良好的转矩和磁链控制，但是内部电流环需要复杂的整定，DTC中控制结构简单能够实现快速动态响应，但是输出转矩脉动大。

模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)作为近年来兴起的控制策略，具有结构简单、动态响应快、控制效果好等优点；目前将MPC应用于异步电机高性能闭环控制，得到了较好的控制效果，然而，价值函数中的权因子整定困难，不利于实际应用；为了解决这一问题，提出一种预测电流控制，虽然省去了权重因子整定过程，但电机输出转矩纹波较大；还有提出一种应用于永磁同步发电机的无权重因子MPC，该方法能够解决权重因子整定问题，但计算过程较复杂且对于OEWIM并不适用；也有提出一种基于多目标排序分析方法以达到消除权重因子的目的，然而该方法由于涉及到复杂的数学推导，使得预测过程变得更加复杂。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种双逆变器开绕组感应电机的优化模型预测控制方法，将定子磁链幅值和电磁转矩的同步控制转换为对一个等效的定子磁链复矢量的控制，从而摒弃了FCS-MPC中繁琐的权重因子整定过程，进一步提高了FCS-MPC在电机控制中的实用性；在此基础上提出一种优化的预测策略，以实现最佳电压的简化选择，显著减小了电压矢量选择过程的计算量和复杂度；最后，引入开关状态分配策略以降低逆变器的开关频率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种双逆变器开绕组感应电机的优化模型预测控制方法，包括以下步骤：

(1)构造无权重因子价值函数；

(2)研究并建立一种虚拟理想矢量FCS-MPC；

(3)引入损耗因子，构建低开关频率控制策略。

优选的，所述无权重因子价值函数的构造方法，包括以下步骤；

(1)对OEWIM数学模型进行离散化处理，得到磁链和电流的预测值；

(2)根据磁链和电流的预测值，得到预测的电磁转矩；

(3)构造价值函数去同时控制定子磁链幅值和电磁转矩，所述价值函数由两部分组成，第一部分是用来评估转矩误差，第二部分是用来评估磁链误差；

(4)在OEWIM模型中构造一个无权重因子定子磁链价值函数，消除权重因子。

优选的，所述虚拟理想矢量FCS-MPC的建立方法，包括以下步骤：

(1)将双两电平电压矢量图等分为六个扇区；双两电平电压矢量图是怎么来的。

(2)根据理想电压矢量所在扇区，将扇区内的电压矢量代入价值函数进行运算，而扇区外的电压矢量因远离理想电压矢量直接被淘汰。

优选的，所述开关函数为：