[发明专利]基于有效开关时间的三相四开关永磁同步电机系统模型预测控制方法

摘要

本发明公开了一种基于有效开关时间的三相四开关永磁同步电机系统模型预测控制方法，该方法在模型预测磁链控制基础上，引入偏移电压矢量概念得到偏移磁链误差矢量，并由此直接计算得到三相四开关逆变器的有效开关时间，最后采用对称调制的方法得到各开关管驱动信号用以对电机系统的驱动控制。本发明方法引入的偏移电压矢量，使得扇区判断时消去电容电压波动的影响，控制算法的优化使预测计算的次数减少，系统计算负担降低，在每个控制周期中作用多个电压矢量从而提高了电机系统静态运行性能，使得电机运行可靠。

主权项

1.一种基于有效开关时间的三相四开关永磁同步电机系统模型预测控制方法，包括如下步骤：(1)通过测量得到电机的三相定子电流i_a～i_c和转子位置角θ_r，并对转子位置角θ_r进行微分得到电机转速ω_r，同时采集三相四开关逆变器中A相上桥臂电容电压V_C1和A相下桥臂电容电压V_C2；(2)根据步骤(1)中采集到的信息计算出电机的磁链补偿量Ψ_{dq_com}以及磁链给定矢量Ψ_{dq_ref}；(3)根据电容电压V_C1和V_C2确定偏移电压矢量V_off，进而结合d‑q坐标系下的磁链给定矢量Ψ_{dq_ref}计算出电机在α‑β坐标系下的偏移磁链误差矢量ΔΨ_{αβ_off}；(4)根据偏移磁链误差矢量ΔΨ_{αβ_off}计算每个控制周期中三个基本电压矢量对应的持续作用时间t_MS、t_L、t_SS；(5)根据偏移磁链误差矢量ΔΨ_{αβ_off}以及持续作用时间t_MS、t_L、t_SS确定每个控制周期中三相四开关逆变器B、C两相上桥臂开关器件对应的有效开通时间T_B和T_C，具体标准如下：当ΔΨ_{α_off}≥0且ΔΨ_{β_off}≥0时，T_B＝t_L+t_SS，T_C＝t_SS；当Ψ_{α_off}＜0且ΔΨ_{β_off}≥0时，T_B＝t_L+t_MS，T_C＝t_MS；当ΔΨ_{α_off}＜0且ΔΨ_{β_off}＜0时，T_B＝t_MS，T_C＝t_L+t_MS；当ΔΨ_{α_off}≥0且ΔΨ_{β_off}＜0时，T_B＝t_SS，T_C＝t_L+t_SS；其中：ΔΨ_{α_off}和ΔΨ_{β_off}分别为偏移磁链误差矢量ΔΨ_{αβ_off}的α轴分量和β轴分量；进而采用对称调制方法生成B、C两相开关器件的驱动信号，用以对电机系统施加控制。