CN113381666A - 一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统 - Google Patents

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CN113381666A CN202110538612.6A CN202110538612A CN113381666A CN 113381666 A CN113381666 A CN 113381666A CN 202110538612 A CN202110538612 A CN 202110538612A CN 113381666 A CN113381666 A CN 113381666A
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Abstract

本发明公开了一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统，涉及永磁同步电机领域，其根据采集的实时状态数据获取当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；利用预设电机预测模型获取下一时刻的预测定子电流分量；并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻的定子电流分量修正值；根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量，本发明通过预设电机预测模型提升预测值精度、根据预测值进行闭环控制并利用预设目标函数得到目标定子电压分量的输出，解决了电机对直流母线电压的利用率相对较低以及电机在稳态运行时转速出现脉动的技术问题。

Description

一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统
技术领域
本发明涉及永磁同步电机领域，尤其涉及一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统。
背景技术
近年来随着电动/混合动力汽车、电力机车牵引、风力发电等许多领域的迅猛发展，出现了同时对多台电机进行高性能控制的应用需求，多电机的驱动及其控制也日益成为近年研究的热点。
目前用于双永磁同步电机的五桥臂逆变器相较于传统的六桥臂逆变器，现有的逆变器调制方法已经不再适用，存在较多的问题，诸如现有的逆变器半周期调制方法，其通过一个控制周期划分为两个半个周期，在每个半周期内分别独立地控制一台电机，对另一台电机则施加零电压矢量，由于零矢量作用时间变长，导致电机对直流母线电压的利用率相对较低；另外，现有的传统模型预测方法，其采用无反馈的开环预测，由于电机模型通过电压矢量的输入进行预测会存在误差，可能会致使某些时刻做出的状态选择有误，而导致电机在稳态运行时转速出现脉动。
发明内容
为了解决电机对直流母线电压的利用率相对较低以及电机在稳态运行时转速出现脉动的技术问题，本发明提出了一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1：采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
S2：根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
S3：根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
S4：获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
S5：根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
进一步地，所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述步骤S3中预设电机预测模型的公式为：
Figure BDA0003070846450000021
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure BDA0003070846450000022
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000023
所述B的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000024
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure BDA0003070846450000031
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure BDA0003070846450000032
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
进一步地，所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述步骤S4中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure BDA0003070846450000033
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure BDA0003070846450000034
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
进一步地，所述步骤S5中预设目标函数的公式为：
Figure BDA0003070846450000035
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure BDA0003070846450000036
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure BDA0003070846450000037
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure BDA0003070846450000038
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure BDA0003070846450000039
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure BDA00030708464500000310
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
进一步地，步骤S5中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体步骤为：
S51：根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；
S52：选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
本发明还提出了一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，其特征在于，所述系统包括：
采集模块，采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
数据模块，根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
预测模块，根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
修正模块，获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
获取模块，根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
进一步地，所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述预测模块中预设电机预测模型的公式为：
Figure BDA0003070846450000041
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure BDA0003070846450000042
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000051
所述B的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000052
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure BDA0003070846450000053
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure BDA0003070846450000054
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
进一步地，所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述修正模块中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure BDA0003070846450000055
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure BDA0003070846450000056
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
进一步地，所述获取模块中预设目标函数的公式为：
Figure BDA0003070846450000057
Figure BDA0003070846450000061
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure BDA0003070846450000062
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure BDA0003070846450000063
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure BDA0003070846450000064
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure BDA0003070846450000065
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000066
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
进一步地，所述获取模块中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体方法为：
根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
与现有技术相比，本发明至少含有以下有益效果：
(1)本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量，极大的提高了预测值的准确度；
(2)本发明通过获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，根据电流分量差值修正下一时刻的预测定子电流分量得到下一时刻的定子电流分量修正值，并根据时间不断循环该过程，使该过程转换成一个动态修正的闭环过程，因而极大的提升了定子电流分量修正值的精度，改善了电机在稳态运行时转速出现的脉动；
(3)本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻的预测定子电流分量，根据电流分量差值对下一时刻的预测定子电流分量进行修正，根据修正值利用预设目标函数筛选出最优的定子电压分量作为输出，并根据时间不断循环该过程，解决了半周期调制方法中由于零电压矢量作用时间过长导致的电机对直流母线电压的利用率相对较低的问题；
(4)本发明中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式中设有预设误差权重系数，可根据实际情况控制定子电流分量修正值的修正大小，提高了系统控制的灵活性。
附图说明
图1为一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统的方法步骤图；
图2为一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统的控制流程图；
图3为一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统的五桥臂逆变器结构图；
图4为一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统的闭环控制流程图；
图5为一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法与系统的系统结构图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
为了解决电机对直流母线电压的利用率相对较低以及电机在稳态运行时转速出现脉动的技术问题，本发明提出了一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，该方法通过获取的电机实时状态数据利用预设电机预测模型获取下一时刻的预测定子电流分量，根据电流分量差值对下一时刻的预测定子电流分量进行修正，并根据修正值利用预设目标函数筛选出最优的定子电压分量作为输出，如图1及图2所示，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，具体包括步骤：
需要说明的是，如图3所示，所述五桥臂逆变器包括第1至第5桥臂，第3桥臂为公用桥臂，第1至第3桥臂组成逆变器1，第3至第5桥臂组成逆变器2，PM1和PM2为两台永磁同步电机，PM1的a1、b1、c1三相电流分别连接逆变器1的第一、第二、第三桥臂，PM2的a2、b2、c2三相电流连接逆变器2的第5、第4、第3桥臂。所述五桥臂逆变器共10个开关，每个桥臂上有一个上桥臂开关一个下桥臂开关；
所述五个桥臂上的开关状态可以表示为：
Figure BDA0003070846450000081
其中x的取值范围为[1，5]；
n＝S1+2S2+4S3+8S4+16S5，其中n表示第n种开关状态组合，共计32种开关状态组合，n的取值范围为[0，31]。
S1：采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
本实施例中，采集当前时刻两台电机的状态数据，具体包括两台电机的三相定子电流Ia1(k)，Ib1(k)，Ic1(k)，Ia2(k)，Ib2(k)，Ic2(k)；两台电机的转子磁场角度θ1(k)，θ2(k)；直流侧电压Vdc(k)，以及两台电机的转子机械角速度ω1、ω2，K表示当前时刻。
S2：根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
具体的说，其通过实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量的具体步骤为：
SA1，将三相定子电流Ia1(k)，Ib1(k)，Ic1(k)，Ia2(k)，Ib2(k)，Ic2(k)经过Clarke变换转化为两相静止的定子电流分量Iα1(k)，Iβ1(k)，Iα2(k)，Iβ2(k)；
SA2，通过转子磁场角度θ1(k)，θ2(k)利用park变换，将Iα1(k)，Iβ1(k)，Iα2(k)，Iβ2(k)转换后得到当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量，表示为：
X(k)＝[Id1(k) Id2(k) Iq1(k) Iq2(k)]T。
其通过实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上各开关状态组合对应的定子电压分量的具体步骤为：
SB1：通过直流侧电压Vdc(k)获取两台电机当前时刻的相电压：
Figure BDA0003070846450000091
Figure BDA0003070846450000092
SB2：根据上述获取的相电压经过Clarke变换转化为两相静止的定子电压分量
Figure BDA0003070846450000093
可表示为：
Figure BDA0003070846450000094
SB3：将上述
Figure BDA0003070846450000095
定子电压分量经过park变换后得到当前时刻各电机在同步坐标系上各开关状态组合对应的定子电压分量为：
Figure BDA0003070846450000096
经矩阵转置后当前时刻各电机在同步坐标系上各开关状态组合对应的定子电压分量表示为：
Figure BDA0003070846450000097
S3：根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述步骤S3中预设电机预测模型的公式为：
Figure BDA0003070846450000101
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure BDA0003070846450000102
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000103
所述B的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000104
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure BDA0003070846450000105
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure BDA0003070846450000106
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
本实施例中，预设电机预测模型通过电机微分方程以及二阶欧拉离散法得到；
Figure BDA0003070846450000111
经展开后可表示为：
Figure BDA0003070846450000112
本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量，极大的提高了预测值的准确度。
S4：获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述步骤S4中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure BDA0003070846450000113
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure BDA0003070846450000114
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
需要说明的是，通过设定预设误差权重系数hp，因而可根据实际情况控制定子电流分量修正值的修正大小，极大的提高了控制修正值大小的灵活性。
本实施例中，e(k)＝x(k)-xm(k)，式中xm(k)为当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值，其表示为
xm(k)＝[Imd 1(k) Imd 2(k) Imq 1(k) Imq 2(k)]T，需要说明的是，在第一个时刻，电机的控制系统会给定一个初始的定子电流分量修正值，以供在各时刻下不断的循环获取下一个时刻的定子电流分量修正值。将各值代入到公式
Figure BDA0003070846450000115
后得到：
Figure BDA0003070846450000116
式中
Figure BDA0003070846450000121
为下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值；
Figure BDA0003070846450000122
为下一时刻各开关状态组合对应的q轴上各电机的定子电流分量修正值；
需要说明的是，如图4所示本发明通过获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，根据电流分量差值修正下一时刻的预测定子电流分量得到下一时刻的定子电流分量修正值，并根据时间不断循环该过程，使该过程转换成一个动态修正的闭环过程，因而极大的提升了定子电流分量修正值的精度，改善了电机在稳态运行时转速出现的脉动。
S5：根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
所述步骤S5中预设目标函数的公式为：
Figure BDA0003070846450000123
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure BDA0003070846450000124
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure BDA0003070846450000125
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure BDA0003070846450000126
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure BDA0003070846450000127
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000128
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
步骤S5中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体步骤为：
S51：根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；
S52：选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻的预测定子电流分量，根据电流分量差值对下一时刻的预测定子电流分量进行修正，根据修正值利用预设目标函数筛选出最优的定子电压分量作为输出，并根据时间不断循环该过程，解决了半周期调制方法中由于零电压矢量作用时间过长导致的电机对直流母线电压的利用率相对较低的问题。
实施例二
为了更好的对本发明的发明思路进行理解，本实施例通过系统结构的形式来对本发明进行阐述，如图5所示，一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，所述系统包括：
采集模块，采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
数据模块，根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
预测模块，根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
需要说明的是，本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量，极大的提高了预测值的准确度。
所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述预测模块中预设电机预测模型的公式为：
Figure BDA0003070846450000131
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure BDA0003070846450000141
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000142
所述B的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000143
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure BDA0003070846450000144
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure BDA0003070846450000145
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
修正模块，获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述修正模块中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure BDA0003070846450000146
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure BDA0003070846450000151
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
本实施例中，根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式中设有预设误差权重系数，可根据实际情况控制定子电流分量修正值的修正大小，提高了系统控制的灵活性；
需要说明的是，本发明通过获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，根据电流分量差值修正下一时刻的预测定子电流分量得到下一时刻的定子电流分量修正值，并根据时间不断循环该过程，使该过程转换成一个动态修正的闭环过程，因而极大的提升了定子电流分量修正值的精度，改善了电机在稳态运行时转速出现的脉动。
获取模块，根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
所述获取模块中预设目标函数的公式为：
Figure BDA0003070846450000152
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure BDA0003070846450000153
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure BDA0003070846450000154
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure BDA0003070846450000155
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure BDA0003070846450000156
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure BDA0003070846450000157
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
所述获取模块中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体方法为：
根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
本发明通过预设电机预测模型获取下一时刻的预测定子电流分量，根据电流分量差值对下一时刻的预测定子电流分量进行修正，根据修正值利用预设目标函数筛选出最优的定子电压分量作为输出，并根据时间不断循环该过程，解决了半周期调制方法中由于零电压矢量作用时间过长导致的电机对直流母线电压的利用率相对较低的问题。
本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，其特征在于，所述方法包括步骤：
S1：采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
S2：根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
S3：根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
S4：获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
S5：根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
2.根据权利要求1所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，其特征在于，所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述步骤S3中预设电机预测模型的公式为：
Figure FDA0003070846440000011
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure FDA0003070846440000012
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000021
所述B的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000022
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure FDA0003070846440000023
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure FDA0003070846440000024
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
3.根据权利要求2所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，其特征在于，所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述步骤S4中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure FDA0003070846440000025
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure FDA0003070846440000026
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
4.根据权利要求3所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，其特征在于，所述步骤S5中预设目标函数的公式为：
Figure FDA0003070846440000031
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure FDA0003070846440000032
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure FDA0003070846440000033
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure FDA0003070846440000034
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure FDA0003070846440000035
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000036
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
5.根据权利要求4所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取方法，其特征在于，步骤S5中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体步骤为：
S51：根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；
S52：选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
6.一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，所述双永磁同步电机包括五桥臂逆变器，所述五桥臂逆变器上有若干个开关，其特征在于，所述系统包括：
采集模块，采集各电机的实时状态数据，所述实时状态数据包括：三相定子电流数据、转子磁场角度以及直流侧电压；
数据模块，根据实时状态数据获取当前时刻各电机在同步坐标系上的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量；
预测模块，根据当前时刻的定子电流分量以及各开关状态组合对应的定子电压分量，利用预设电机预测模型获取下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；
修正模块，获取当前时刻的定子电流分量与当前时刻同步坐标系上各电机定子电流分量修正值的电流分量差值，并根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值；
获取模块，根据下一时刻的定子电流分量修正值以及当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量利用预设目标函数获取目标定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
7.根据权利要求6所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，其特征在于，所述实时状态数据还包括两台电机的转子机械角速度，所述预测模块中预设电机预测模型的公式为：
Figure FDA0003070846440000041
式中，n表示第n种开关状态组合，K为当前时刻，Un(k)为当前时刻各开关状态组合对应的定子电压分量，X(k)为当前时刻的定子电流分量，
Figure FDA0003070846440000042
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的预测定子电流分量；A、B为预设参数，所述A的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000043
所述B的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000051
式中，Rs1为第一电机的预设定子绕组电阻，Rs2为第二电机的预设定子绕组电阻；Ls1为第一电机的预设定子绕组电感，Ls2为第二电机的预设定子绕组电感；p1为第一电机的预设电机极对数，p2为第二电机的预设电机极对数；
Figure FDA0003070846440000052
为第一电机的预设永磁磁通量，
Figure FDA0003070846440000053
为第二电机的预设永磁磁通量；pm1表示第一电机，pm2表示第二电机；ω1为第一电机的转子机械角速度，ω2为第二电机的转子机械角速度；T为K时刻至K+1时刻的时间间隔。
8.根据权利要求7所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，其特征在于，所述同步坐标系为dq轴坐标系，所述修正模块中根据下一时刻的预测定子电流分量与电流分量差值得到下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值的公式为：
Figure FDA0003070846440000054
式中，e(k)为电流分量差值，hp为预设误差权重系数；
Figure FDA0003070846440000059
为下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值，其包括下一时刻各开关状态组合对应的d轴上各电机的定子电流分量修正值和q轴上各电机的定子电流分量修正值。
9.根据权利要求8所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，其特征在于，所述获取模块中预设目标函数的公式为：
Figure FDA0003070846440000055
式中，q为同步坐标系的q轴，d为同步坐标系的d轴，
Figure FDA0003070846440000056
为第一电机在q轴的定子预设参考电流，
Figure FDA0003070846440000057
为第二电机在q轴的定子预设参考电流；
Figure FDA0003070846440000058
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第一电机的定子电流分量修正值，
Figure FDA0003070846440000061
分别为下一时刻各开关状态组合对应的d轴和q轴上第二电机的定子电流分量修正值；gn为各开关状态组合对应的目标值；M为电流幅值的权重系数，所述M的获取公式为：
Figure FDA0003070846440000062
式中，in1为第一电机的预设额定电流幅值，in2为第二电机的预设额定电流幅值。
10.根据权利要求9所述的一种双永磁同步电机目标输出电压的获取系统，其特征在于，所述获取模块中利用预设目标函数获取目标定子电压分量的具体方法为：
根据下一时刻各开关状态组合对应的同步坐标系上各电机的定子电流分量修正值利用预设目标函数获取各开关状态组合对应的目标值，所述当前时刻各开关状态组合的定子电压分量与各开关状态组合的目标值一一对应；选取最小目标值对应的定子电压分量作为下一时刻各电机的输出电压。
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