[发明专利]用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法，方法实施包括获得两相静止坐标系下的电流分量和k时刻输出的电压；进行一差拍的延时补偿得到k+1时刻两相静止坐标系下的电流分量；预测k+1时刻的磁链和转矩；根据磁链和转矩无差拍原则预测k+1时刻所需的参考电压矢量进而选取第一个虚拟电压矢量；根据电压误差跟踪原则选择第二个虚拟电压矢量，分别计算两个矢量的作用时间并合成输出。本发明在不改变原有五相永磁同步电机驱动控制系统拓扑结构的基础上，利用虚拟电压矢量有效的抑制了五相电机中的谐波；采用了无差拍原则直接快速的选取矢量，极大的减小了传统模型预测控制方法的计算负担。

技术领域

本发明属于多相电机控制技术领域，尤其涉及一种用于五相永磁同步电机的预测转矩控制方法。

背景技术

五相永磁同步电机具有高效率、高功率密度、宽调速范围、低转矩脉动和强容错能力等优点，在航空航天、电动汽车、舰船推进系统等领域得到广泛的应用。同时，针对五相电机的控制方法也受到了广泛的关注，矢量控制和直接转矩控制是两种最为常见的控制方法。但是，矢量控制具有复杂的坐标变换和较慢的动态响应速度，直接转矩控制的静态性能较差。因此，对控制结构简单、动态响应速度快的模型预测转矩控制的研究具有现实意义。

国内外学者对于永磁同步电机模型预测转矩控制方法的研究已取得了一定的成果。中国发明专利《改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法》(专利号CN201510701068.7)公开了一种改进的模型预测控制方法，但由于该方法具有矢量筛选的过程，存在计算负担大的问题。中国发明专利《永磁同步电机模型预测控制方法》(专利号CN201610197283.2)公开了一种减小计算负担的模型预测控制方法，但由于该方法价值函数中仍然具有权重系数，存在权重系数难调试的问题。中国发明专利《一种永磁同步电机预测转矩控制方法》(专利号CN201811592637.9)公开了一种利用误差排序消除权重系数的模型预测控制方法，但是该方法由于要计算多个误差，仍然存在计算负担大的问题。中国发明专利《一种五相永磁同步电机模型预测转矩控制方法》(专利号CN201710022345.0)公开了一种减小待选矢量集的模型预测控制方法，减小了计算负担，但由于该方法没有抑制转矩和磁链脉动的手段，存在静态性能差的问题。因此，目前现有的模型预测转矩控制方法大多存在较大的计算负担，且价值函数中存在权重系数，静态性能也较差。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，提出了一种用于五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法，利用虚拟电压矢量抑制谐波，采用无差拍原则直接快速的得到最优的虚拟电压矢量，减小了计算负担且无需权重系数。利用电压误差跟踪方法选取第二个矢量以提升系统的静态性能。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种五相永磁同步电机的无权重系数的双虚拟电压矢量预测转矩控制方法，包括如下步骤：

步骤1)获得k时刻两相静止坐标系下的电流分量和和k时刻输出的电压分量和

步骤2)对步骤1进行一差拍的延时补偿得到k+1时刻两相静止坐标系下的电流分量；

步骤3)根据k+1时刻两相静止坐标系下的电流分量和预测k+1时刻电机的磁链和转矩；

步骤4)根据无差拍原则计算k+1时刻电机所需的参考电压矢量并选取第一个虚拟电压矢量；

步骤5)根据电压误差跟踪原则选取第二个虚拟电压矢量；

步骤6)分别计算第一个虚拟电压矢量、第二个虚拟电压矢量的作用时间并合成输出。