[发明专利]一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法

说明书

本发明为一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法，该方法包括以下步骤：步骤1、建立内嵌式永磁同步电机离散数学模型；步骤2、优化模型预测控制价值函数，计算给定无差拍电压矢量dq轴分量将与7个基本电压矢量的d、q轴分量u_d、u_q带入价值函数中，从中选取使价值函数g最小的电压矢量作为第一个最优电压矢量输出V_opt1；步骤3、优化双矢量模型预测控制器设计，在选出V_opt1的基础上，再进行一次电压矢量选择来确定第2个最优电压矢量V_opt2，再通过价值函数，选择使价值函数g最小的电压矢量V_j作为第二个最优电压矢量V_opt2；步骤4、三相定子电流的产生以及采样。该方法能应用到内嵌式永磁同步电机上，达到抑制定子电流脉动的目的。

技术领域

本发明涉及到内嵌式永磁同步电机控制技术领域，具体涉及到一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法。

背景技术

内嵌式永磁同步电机(IPMSM)具有效率高、功率密度大等突出优点，是最近几年研究较多并在各个领域应用越来越广泛的一种电机。内嵌式永磁同步电机由于其结构特点导致控制难度增加，目前相关研究只能解决某些特定情况下的问题。传统的高性能IPMSM控制方法主要是矢量控制和直接转矩控制。然而，矢量控制和直接转矩控制存在各自的不足，矢量控制需要进行参数整定，往往需要花费大量时间和精力，并且电流脉动不易除去；而直接转矩控制则需要抑制转矩和磁链脉动，也不易实现。近年来，模型预测控制(MPC)由于原理简单，容易处理控制系统非线性约束等优点，是当前变频调速控制系统中性能较好的优化算法。

文献(Lin C K,Liu T H,Yu J T,et al.Model-Free Predictive CurrentControl for Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Drives Based onCurrent Difference Detection Technique[J].IEEE Transactions on IndustrialElectronics,2013,61(2):667-681.)将模型预测控制应用到内嵌式永磁同步电机上，提出无模型预测电流差检测技术，但是控制模型是在三相静止坐标系(ABC)下进行建模，并且一个采样周期内进行两次电流采样，控制算法过于复杂，现有数字信号处理器(DSP)的控制速率无法做到准确跟随算法运行，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法。该方法能应用到内嵌式永磁同步电机上，达到抑制定子电流脉动的目的。

本发明采用的技术方案是，提供一种内嵌式永磁同步电机模型预测控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、建立内嵌式永磁同步电机离散数学模型：

内嵌式永磁同步电机在同步旋转坐标系(dq)下的数学模型为式(1)：

式中，u_d、u_q分别为d轴和q轴电压；i_d、i_q分别为d轴和q轴电流；L_d、L_q分别为d轴和q轴电感；w_e为电机电角速度，为永磁磁链；Rs为定子电阻；

令反电动势E₁、E₂为式(2)：

在同步旋转坐标系(dq)下，E₁、E₂可以认为是直流量，则式(1)转化为式(3)：

应用一阶前向欧拉法将式(3)进行离散，得内嵌式永磁同步电机离散数学模型为式(4)：