[发明专利]永磁同步电机模型预测-直接转矩控制方法

摘要

一种永磁同步电机模型预测‑直接转矩控制方法，属于控制技术领域。本发明的目的是利用降维观测器完成对系统中转矩和磁链的准确估计，然后采用模型预测控制算法来设计轮毂电机驱动系统控制器的永磁同步电机模型预测‑直接转矩控制方法。本发明步骤是：选择电机转矩和磁链为状态量，选取使转矩与磁链预测值与期望值误差最小的目标函数，获得控制电机的三相电压完成对PMSM的控制。本发明应用的模型预测控制算法能够有效处理多输入多输出以及多约束的优化控制问题，取替了传统直接转矩控制中滞环比较器和开关选择模块，避免了滞环的上下限脉动和不必要的开关损耗，有效抑制了驱动电机的转矩脉动。

主权项

1.一种永磁同步电机模型预测‑直接转矩控制方法，其特征在于：其步骤是：①选择电机转矩和磁链为状态量，即x＝[Te ψs]T，选择三相逆变器的开关信号为控制量，即u＝[Sa Sb Sc]T，选择系统的时变参数为d＝ψd，λ为死区补偿，则系统状态方程为：式中，矩阵B为：②选取使转矩与磁链预测值与期望值误差最小的J作为目标函数：③将可选不同开关组合所对应的各项值代入目标函数J，筛选得到目标函数值最小时对应的开关组合作为控制器输出的控制量；④具体控制过程可表述为：首先通过传感器得到电压反馈量u_d、u_q和电流反馈量i_d、i_q，将数据传递给磁链观测器，可得当前时刻磁链估计值和转矩估计值将估计值和给定值传递给MPC控制器，经过最优计算得到控制器输出控制量S_a、S_b、S_c作用于三相逆变器，然后得到控制电机的三相电压完成对PMSM的控制；⑤驱动系统控制器的控制目标主要有以下几个部分：1)通过模型预测控制算法设计控制器避免传统滞环控制所带来的上下限脉动，有效抑制控制器对目标跟踪控制的干扰，提高控制精度；2)设计控制器选取逆变器控制信号为控制量，省略了开关选择辅助模块，简化了系统结构，避免了不必要的损耗；3)在保证系统结构简单，损耗小的前提下，选择优化目标函数，通过求解得到最佳控制量组合，有效抑制转矩和磁链的跟踪误差，完成驱动系统的主要控制目标；4)考虑死区效应带来的影响，通过在模型预测控制器中加入死区建模，对逆变器实现更加准确的控制，减小死区带来的误差。