[发明专利]一种双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法

说明书

本发明公开了一种双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法，包括，根据双三相永磁同步电机模型和前项欧拉法预测k+1时刻的磁链和电流，通过所述磁链和电流控制dq轴电压，并将其转换至αβ坐标系下，计算期望电压矢量的电角度；根据矢量空间解耦原理将双三相永磁同步电机的六相电压分布到三个对应的αβ子平面中，分别为αβ、z1z2和o1o2子平面；对αβ子平面中同一方向上的L₃、L₄组空间电压矢量进行合成，得到z1z2子平面电压为0的虚拟电压矢量；利用虚拟电压矢量代替最外层的12个空间电压矢量，选取距离期望电压矢量的电角度最近的虚拟电压矢量抑制谐波电流；本发明可以降低计算量，改善谐波电流较大的问题。

技术领域

本发明涉及电机控制的技术领域，尤其涉及一种双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法。

背景技术

随着电力电子技术、微控制器技术和电机控制理论的发展，以及工业应用场合的需求，多相电机及驱动系统以其低压大功率输出、高可靠性、低转矩脉动的特点吸引了越来越多的学者研究。其中，双三相永磁同步电机驱动系统是当前研究热点之一。同时，模型预测转矩控制技术具有结构简单、响应速度快、灵活度高的特点而到人们广泛关注。

模型预测转矩控制(model predictive torque control，MPTC)是一种通过衡量不同的电压矢量对电机状态产生的影响，筛选出下一时刻最优的工作电压矢量的控制策略。相比于矢量控制，MPTC取代了传统的PI控制器和脉宽调制器，避免了控制器参数整定和复杂计算的问题，并且具有更快的转矩响应能力。MPTC的研究广泛应用于三相电机。对于三相电机而言，MPTC只需针对静止坐标系或者旋转坐标系下的电机离散数学模型，通过预测模型计算下一时刻的转矩和磁链，利用代价函数在线寻优得出最优电压矢量。而对于双三相永磁同步电机电机，根据矢量空间解耦理论，解耦变换后有三个不同的子平面，需要同时考虑两个子平面，即基波(αβ)子平面和谐波(z1z2)子平面(零序子平面为0)。然而，只有基波子平面负责产生转矩，谐波子平面不参与机电能量转换，但该平面很小的电阻和漏感能够造成很大的谐波电流。由于双三相永磁同步电机有60个有效的空间电压矢量，都作为备选矢量会显著增加计算负担，所以传统的模型预测转矩控制通常只选取最外层(L₄)组的电压矢量，这样会导致z1z2子平面的电压不为0，从而产生谐波电流。同时，通过代价函数对空间电压矢量进行筛选，这个步骤也会增加计算量。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明提供了一种双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法，能够解决现有的双三相永磁同步电机模型预测转矩控制中存在计算量较大、谐波电流大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：包括，根据双三相永磁同步电机模型和前项欧拉法预测k+1时刻的磁链和电流，通过所述磁链和电流控制dq轴电压，并将其转换至αβ坐标系下，计算期望电压矢量的电角度；根据矢量空间解耦原理将双三相永磁同步电机的六相电压分布到三个对应的αβ子平面中，分别为αβ、z1z2和o1o2子平面；通过伏秒平衡方程组对αβ子平面中同一方向上的L₃、L₄组空间电压矢量进行合成，得到z1z2子平面电压为0的虚拟电压矢量；利用所述虚拟电压矢量代替最外层的12个空间电压矢量，选取距离期望电压矢量的电角度最近的虚拟电压矢量抑制谐波电流。

作为本发明所述的双三相永磁同步电机模型预测转矩控制方法的一种优选方案，其中：还包括，对于部分非标准脉冲序列的虚拟电压矢量，用两个与L3组空间电压矢量相邻的L4组空间电压矢量进行合成代替L₃组空间电压矢量，从而将部分非标准脉冲序列的虚拟电压矢量变为标准开关序列。