[发明专利]一种永磁同步电机直接转矩预测控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机直接转矩预测控制方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：对永磁同步电机进行电压矢量扩展；

步骤二：对扩展后的电压矢量进行筛选；

步骤三：将筛选后的扩展的电压矢量代入到预测模型中，从而选取使得代价函数

最小的电压矢量作为输出的电压矢量；

所述的预测模型具体为：

在同步旋转坐标系下，永磁同步电机的电压方程为

其中，u_d为定子绕组电压的d轴分量，u_q为定子绕组电压的q轴分量，i_d为定子绕组电流的d轴分量，i_q为定子绕组电流的q轴分量，ψ_d为定子绕组磁链的d轴分量，ψ_q为定子绕组磁链的q轴分量，R_s为定子绕组电阻，ω_r为转子电角转速；

永磁同步电机的磁链方程为

其中，ψ_f为转子永磁体磁链；

永磁同步电机的电磁转矩方程为

其中，T_e为电机电磁转矩，p为电机极对数；

对永磁同步电机的电压方程、磁链方程和转矩方程进行欧拉向前离散化处理，可得到永磁同步电机的磁链预测模型为

其中，E为2×2的单位矩阵，T_s为控制周期，k和k+1分别表示第kT_s个和第(k+1)T_s个采样时刻，

永磁同步电机的电流预测模型为

其中，

永磁同步电机的转矩预测模型为

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机直接转矩预测控制方法，其特征在于：步骤一中对永磁同步电机进行电压矢量扩展；具体为：

八个基本电压矢量之间夹角为60°，根据10°角度以及固定电压幅值进行电压矢量的扩展，解决其预测值与期望电压存在较大偏差；根据平均等效原理可以得到以下公式：

T_outU_out＝T₄U₄+T₆U₆+T₀

T₄+T₆+T₀＝T_s

其中，T₄、T₆、T₀分别是U₄、U₆和零矢量U₀的作用时间；当角度与幅值已知的情况下，计算出虚拟合成电压的开关信号，当电压矢量为U_A，角度为θ，根据原理可得：

式中U_x、U_y分别是U₄、U₆在T₄、T₆时间内产生的有效电压；

将代入上式，得到上述3个基本矢量电压的作用时间分别为

最终得到虚拟合成电压矢量。