基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法

本发明属于电力电子，具体涉及改进的基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法。

背景技术：

1、永磁同步电机(pmsm)在工业领域越来越受欢迎，而矢量控制则是永磁同步电动机最常用的控制方法。该方法首先通过传统的坐标变换将静态三相电压矢量转换到旋转坐标系的d-q轴上，达到磁场与转矩的解耦控制，然后利用空间矢量调制技术(svm)对给定电压矢量进行合成。svm算法在电机控制领域已经发展成熟，它不仅提高了直流电压源的利用率，而且可以合理配置逆变器的开关顺序，可以获得恒定的开关频率，具有良好的稳态性能。

2、传统的基于svm的最优占空比模型预测电流控制方法在每次采样周期需对六个备选电压矢量进行计算寻优，具有一定的计算负担。

技术实现思路

1、本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

2、一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

3、在第一个周期中，测量三相电流，将测量数据经过两次坐标变换获得d轴与q轴电流；

4、计算该第一个周期内六个基本电压矢量的最优占空比，再将六个占空比优化后的电压矢量代入预设公式，计算下一时刻的预测电流值；

5、将六组预测电流值代入代价函数g，得到第一个最优电压矢量，所述最优电压矢量对应代价函数g值最小；

6、在第一个周期结束后，从剩余五个基本电压矢量中再选取两个最优电压矢量，利用svm生成脉冲信号作用到逆变器中。

7、进一步地，所述永磁同步电机为表贴式永磁同步电动机，在旋转坐标系下的当前状态方程为：

8、

9、

10、式(1)和(2)中，ud为定子电压在d轴上的分量；uq为定子电压在q轴上的量；id为定子电流在d轴上的分量；iq为定子电流在q轴上的分量；ls为定子电感；rs为定子电阻；ωre为转子旋转角速度；ψf为转子磁链。

11、进一步地，所述当前状态方程进行离散化的方程如下：

12、

13、

14、eq(k)＝-ωre(k)lsid(k)-ωre(k)ψf#(5)

15、ed(k)＝ωre(k)lsiq(k)#(6)

16、eq(k)为电机q轴分量上的反电动势，ed(k)为电机d轴分量上的反电动势，ts为采样周期，k为采样个数。

17、进一步地，所述最优占空比计算方法如下：首先使q轴电流预测值等于q轴电流给定值，公式如下：

18、iq(k+1)＝iq(k)+siαits+s0(ts-αits)＝iq*#(7)

19、αi为占空比，si为每个电压矢量作用时的斜率，s0为零矢量作用斜率，式(7)化简为：

20、

21、根据式(1)和(2)，零矢量作用斜率公式如下：

22、

23、

24、si计算公式如下：

25、

26、计算出每个电压矢量的占空比后，d轴与q轴电压分量可优化为：

27、uq＝αiuqi#(12)

28、ud＝αiudi#(13)。

29、进一步地，所述代价函数公式如下：

30、gi＝|iq*-iq(k+2)|+|id*-id(k+2)|#(15)。

31、进一步包括：如果电机转速和电机负载没有突变，定位到上一个采样周期中选取的最优电压矢量，并选取与所述最优电压矢量相邻的两个基本电压矢量作为另外两个最优电压矢量。

32、进一步包括：当转速或转矩发生突变时，对所述六个基本电压矢量执行六次寻优，将得到的优化后的电压矢量输出，利用svm生成脉冲信号作用到逆变器中。

33、本发明的优点在于：本发明将在传统方法的基础上，除第一次采用周期或给定转速与转矩突变，将每周期的六次电压矢量寻优降到三次(系统启动后的第一次采用周期、给定转速突变、转矩突变时仍进行六次电压矢量寻优)。改进方法可以在系统运行大部分时间内降低计算负担。

技术特征：

1.一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，进一步包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于svm的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，其特征在于，进一步包括：

技术总结
本发明提供了一种基于SVM的基于永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制方法，包括以下步骤：在第一个周期中，测量三相电流，将测量数据经过两次坐标变换获得d轴与q轴电流；计算该第一个周期内六个基本电压矢量的最优占空比，再将六个占空比优化后的电压矢量代入预设公式，计算下一时刻的预测电流值；将六组预测电流值代入代价函数g，得到第一个最优电压矢量，所述最优电压矢量对应代价函数g值最小；在第一个周期结束后，从剩余五个基本电压矢量中再选取两个最优电压矢量，利用SVM生成脉冲信号作用到逆变器中。本发明将每周期的六次电压矢量寻优降到三次，可以在系统运行大部分时间内降低计算负担。

技术研发人员：杨勇,李相澄,孙俊
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13