[发明专利]一种实现恒定开关频率的记忆电机模型预测电流控制方法

说明书

本发明属于记忆电机控制技术领域，公开一种实现恒定开关频率的记忆电机模型预测电流控制方法，包含以下步骤：采集记忆电机转速、转子位置、三相绕组电流、逆变器母线电压；计算绕组电流dq轴分量；计算q轴电流给定值，获得d轴电流给定值；对记忆电机电流预测模型中交直轴电感、永磁磁链更新；从6个非零电压矢量中选择最优值；计算最优非零电压矢量的占空比与零矢量的占空比，获得逆变器三相桥臂开关管控制信号。通过插入零矢量，在每个控制周期中作用一个非零电压矢量与两个零电压矢量的方式提升了系统稳态性能并固定了逆变器开关频率，克服了传统模型预测电流控制依赖精确数学模型、稳态性能差、开关频率不固定等缺陷。

技术领域

本发明属于记忆电机控制技术领域，具体涉及一种实现恒定开关频率的记忆电机模型预测电流控制方法。

背景技术

相较于传统永磁同步电机，记忆电机的永磁磁链可控，易于实现宽范围调速并获得宽高效运行区间，因此得到了国内外学者的广泛研究与关注。自2001年记忆电机的概念问世以来，经过二十余年的发展，该类电机的设计与优化技术取得了显著进展。近年来，相关学者开始致力于研究记忆电机的控制技术。记忆电机独有的调磁特性对其控制策略的鲁棒性、快速性与控制精度提出了极高要求，而现有公开出版物主要通过PI控制器、线性主动自抗扰控制器等实现记忆电机的控制，存在控制带宽受限、控制器参数选取复杂等难题。

不同于传统线性控制，模型预测控制在控制带宽、参数设计等方面具有显著优势，近年来成为电力电子变换器、电机驱动等领域的研究热点。模型预测控制本质上是一种基于精确数学模型的在线寻优算法，对模型参数精度有着极高要求。然而，记忆电机磁化状态的改变势必伴随着电感、磁链等参数的变化，难以满足模型预测控制对模型参数精度的要求；同时，传统模型预测控制算法在每个控制周期中仅选取一个电压矢量，带来了稳态性能差、逆变器开关频率不固定等缺陷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种实现恒定开关频率的记忆电机模型预测电流控制方法，解决了现有技术中模型预测控制依赖精确数学模型、稳态性能差、开关频率不固定等缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种实现恒定开关频率的记忆电机模型预测电流控制方法，包含以下步骤：

采集记忆电机转速，记忆电机转子位置，三相绕组电流，逆变器母线电压；并利用Park变换模块计算绕组电流的dq轴分量；

利用转速控制器计算q轴电流给定值，利用磁化状态控制器获得d轴电流给定值；

根据磁化状态与参数储存表对比，对记忆电机电流预测模型中的交直轴电感，永磁磁链进行更新；

利用价值函数，从6个非零电压矢量中选择最优非零电压矢量；

利用占空比计算模块，计算最优非零电压矢量的占空比与零矢量的占空比，而后通过控制信号生成模块获得逆变器三相桥臂开关管的控制信号。

进一步地，利用Park变换模块计算绕组电流的dq轴分量，如下式：

式中，θ_e为记忆电机转子位置，i_a、i_b、i_c为三相绕组电流，i_d、i_q为绕组电流的dq轴分量。

进一步地，利用转速控制器计算q轴电流给定值如下式：

式中，k_p为比例系数，k_i为积分系数，n^*为转速给定值。

进一步地，利用磁化状态控制器获得d轴电流给定值；