[发明专利]一种感应电机多步模型预测控制方法

权利要求书

1.一种感应电机多步模型预测控制方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1：以感应电机定子电流和定子磁链为状态变量，建立感应电机在两相静止坐标系下的数学模型；

步骤2：基于步骤1得到的感应电机在两相静止坐标系下的数学模型，假设当前时刻为k时刻，则对k+1时刻定子磁链和电磁转矩进行预测，得到定子磁链预测值和电磁转矩预测值；

步骤3：设计代价函数，根据步骤2中得到的k+1时刻定子磁链和电磁转矩预测值计算代价函数，使代价函数值最小的电压矢量即为k+1时刻的最优电压矢量，对应的代价函数值为G_min1(k+1)；使代价函数值仅大于G_min1(k+1)的电压矢量即为k+1时刻的次优电压矢量u_sub(k+1)，其对应的代价函数值为G_min2(k+1)，基于上述步骤可得k+1时刻的最优电压矢量和次优电压矢量；

步骤4：对于步骤3得到的最优电压矢量和次优电压矢量，结合步骤1中建立的感应电机在两相静止坐标系下的数学模型，在k+1时刻的最优电压矢量基础上计算8个电压矢量在k+2时刻的代价函数最小值表示为min{G_min1(k+2)}，在k+1时刻的次优电压矢量基础上计算8个电压矢量在k+2时刻的代价函数最小值表示为min{G_min2(k+2)}，如果G_min1(k+1)+min{G_min1(k+2)}≤G_min2(k+1)+min{G_min2(k+2)}，则采用k+1时刻的最优电压矢量u_opt(k+1)作为逆变器的输出；如果G_min1(k+1)+min{G_min1(k+2)}>G_min2(k+1)+min{G_min2(k+2)}，则采用k+1时刻的次优电压矢量u_sub(k+1)作为逆变器的输出，根据以上步骤可知，由于仅对以最优电压矢量和次优电压矢量为基础的模型进行多步预测，从而显著降低算法的计算量，提高多步模型预测控制的实用性。

2.根据权利要求1所述的一种感应电机多步模型预测控制方法，其特征在于，所述步骤1中感应电机在两相静止坐标系下的数学模型为

Dx＝Ax+Bu (1)

其中，D表示微分算子，

x＝[i_s ψ_s]^T＝[i_sα i_sβ ψ_sα ψ_sβ]^T，

u＝u_s＝[u_sα u_sβ]^T，

感应电机电磁转矩T_e表达式为：

其中，

R_s、R_r表示电机定子电阻、转子电阻；

ψ_s表示定子磁链矢量，ψ_sα、ψ_sβ表示α轴下的定子磁链分量、β轴下的定子磁链分量；

L_s、L_r、L_m表示电机定子电感、转子电感、互感；

ω_r表示电机转子速度；

u_s表示定子电压矢量，u_sα、u_sβ表示α轴下定子电压分量、β轴下定子电压分量；

n_p表示电机极对数；

i_s表示定子电流矢量，i_sα、i_sβ表示α轴下定子电流分量、β轴下定子电流分量；

表示叉积。