CN113904598B - 一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 - Google Patents
一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113904598B CN113904598B CN202111011268.1A CN202111011268A CN113904598B CN 113904598 B CN113904598 B CN 113904598B CN 202111011268 A CN202111011268 A CN 202111011268A CN 113904598 B CN113904598 B CN 113904598B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- magnet synchronous
- synchronous motor
- permanent magnet
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 15
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 claims description 3
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 101100119135 Mus musculus Esrrb gene Proteins 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/22—Current control, e.g. using a current control loop
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/28—Arrangements for controlling current
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，从永磁同步电机三相绕组电感电流经过d‑q坐标变换后的q轴电流入手，通过对永磁同步电机控制量Uq的遍历寻优，来预测下面几个时刻电感q轴电流来达到预测控制效果。本发明的预测控制策略在保留传统预测控制中优秀动态响应特性及高鲁棒性的同时，免去了传统预测控制策略运算冗杂的特点，降低了预测模型运算难度，解决传统遍历寻优预测控制开关频率不固定的问题，同时也可以解决开关管较多的电力电子变换装置面临的开关管开关状态组合过多而导致运算量过大的问题。
Description
技术领域
本发明属于电机控制领域，尤其是一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法。
背景技术
永磁同步电机因其机械结构简单、能量密度高、转矩惯量较高等显著优点，在航空航天、汽车、制造业等领域得到了广泛应用。随着上述领域的不断发展，对永磁同步电机的控制效果也提出了更高的要求。传统PI控制策略会使电机系统具有良好的鲁棒性，但由于自身固有的滞后特性，导致系统的动态特性较差，而模型预测控制(Model PredictiveControl,MPC)在动态响应方面相较PI控制拥有更好效果。
现有永磁同步电机预测控制一般分为两个方向，一种方向是传统的模型预测控制，将预测控制模型带入相应状态向量矩阵进行最用控制量求解，但其最优控制矩阵一般是多维矩阵，求解十分复杂前工业控制中常见的控制器很难完成相应求解工作，这很大程度上制约了预测控制在实际生产生活中的应用；另一种方向则引入遍历寻优的思想，即每个控制周期分别计算在电机在开关管不同开关状态下的下一时刻输出状态，根据这些输出状态选取最优开关管开关状态，根据上述方法不断更新变换器开关管状态来达到控制效果，这种方法虽然控制策略简单且快速，但相邻控制周期彼此相互独立，而且需要很高的控制频率。会带来变换器工作频率跳变、开关管开关状态无规律等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，能够维持电网稳定运行，能够快速，准确给出最优的负荷转供方案，极大的提升调度员的工作效率，保障电网的安全稳定运行。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，包括以下步骤：
步骤1、建立永磁同步电机电流两步预测模型；
步骤2、采集机械角速度、磁链幅值和电感电流，构建遍历寻优算法，计算经过d-q坐标变换后得到的实际采样值，并通过步骤1中建立的预测模型计算电机电流后两个时刻的预测值；
步骤3、在步骤1中建立的预测模型上增加补偿环节；
步骤4、构建代价函数，将电机电流及其后两个时刻的预测值带入构建的代价函数计算当前永磁同步电机电流两步预测模型的输出量，并与设定的期望目标进行对比，选择代价函数影响最小值，并根据代价函数得到电机电流下一时刻最优输出以及电机下一时刻最优控制量；
步骤5、运行SVPWM调制，根据最优控制量产生调制信号，与载波信号作比较形成开关管脉冲驱动信号；
步骤6、判断是否还需要预测电机下一时刻的最优控制量，若不需要则退出运行，否则存储最优控制量并计算下一控制周期内预测模型补偿量，并返回步骤4。
而且，所述步骤1的具体实现方法为：在同步旋转d-q坐标系中，将永磁同步电机的定子电压进行d-q变换后，得到dq轴电压：
其中，Ud为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的d轴电压；Uq为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的q轴电压；Rs为电机定子电阻；id为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的d轴电流；iq分别为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的q轴电流；Ld为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的d轴电感；Lq为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的q轴电感；ωe是电机的机械角速度；
是永磁体磁链幅值；
通过前向欧拉法将dq轴电压进行离散：
进而得到永磁同步电机的电流预测模型：
其中，Ts为单个采样周期所需时间；ωe(k)是当前时刻电机的机械角速度；
是当前时刻的磁链幅值；id(k+1)为永磁同步电机下一时刻的d轴电流，iq(k+1)为永磁同步电机下一时刻的q轴电流；id(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；iq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；Ud(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电压；Uq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电压；
由于采样周期远小于控制周期，连续两时刻之间电机的机械角速度和磁链幅值不发生变化，得到：
最终得到永磁同步电机电流两步预测模型：
将永磁同步电机电流两步预测模型简化为两个单输入单输出的系统，将d轴和q轴之间的交叉耦合项看成扰动，得到：
其中A、B、C为常数，iq(k)和id(k)均由采样计算得出，Ud(k)和Uq(k)由步骤2计算得出，iqi(k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；idi(k+2)为两时刻后的d轴电流预测值。
而且，所述步骤2的具体实现方法为：基于永磁同步电机电流两步预测模型的控制量Uq(k)和Ud(k)，分别对下一时刻列举两组，每组各三种出现的控制量：
第一组为：Uq(k)-ΔUq、Uq(k)和Uq(k)+ΔUq，
第二组为：Ud(k)-ΔUd、Ud(k)、Ud(k)+ΔUd，
将这两组出现的控制量分别代入简化后的永磁同步电机电流两步预测模型，分别得出两组，每组各三种对后两时刻输出结果的预测值：iqi(k+2)(i＝1、2、3)和idi(k+2)(i＝1、2、3)；
其中ΔUd和ΔUq是预先设定的一个较小的控制量增量：
其中Iq_ref为电机转速PID控制环输出的控制量；Id(k)和Iq(k)是电机三相电感电流经过d-q坐标变换后得到的实际采样计算值；ΔUd_m和ΔUq_m是根据设定的期望输出目标人为设定的控制增量，λd和λq是根据设定的期望输出目标人为设定的一个权重系数。
而且，所述步骤3中预测模型补偿的计算方法为：
其中，Idi_real(k)为预测模型计算预测出的当前时刻的d轴电流；Idi_real(k)为预测模型计算预测出的当前时刻的q轴电流，Idi_real(k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的d轴预测电流值，Iqi_real(k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的q轴预测电流值，λp为人为设定的系数；id(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；iq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；iqi(k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；idi(k+2)为两时刻后的d轴电流预测值。
而且，所述步骤4的具体实现方法为：
构建的代价函数：
erroi＝α1G1_i+α2G2_i
其中，G1_i为预测值与目标电压的误差关系，决定了系统预测的准确性；G2_i为预测值与当前时刻的误差关系，表示了系统的稳态效果，当系统处于非稳态过程中时，G1_i起主要作用，当系统处于稳态过程中时，G2_i起到了主要作用；α1为G1_i的加权系数，α2为G2_i的加权系数，α1+α2＝1，当α1占比更大时，变换器电感电流更接近期望值，当α2占比更大时变换器电感电流纹波更小；
将步骤2中计算得到的三个对下一时刻输出结果的预测值iqi(k+1)(i＝1.2.3)带入代价函数来评估当前预测模型输出量相较期望目标量的差距，得到三个代价函数erro1、erro2和erro3，取三个代价函数erro1、erro2和erro3中最小值，得出下一时刻最优输出电流，根据永磁同步电机电流两步预测模型计算出下一时刻的最优控制量Ud_p(k+1)。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明从永磁同步电机三相绕组电感电流经过d-q坐标变换后的q轴电流入手，通过对永磁同步电机控制量Uq的遍历寻优，来预测下面几个时刻电感q轴电流来达到预测控制效果。本发明的预测控制策略在保留传统预测控制中优秀动态响应特性及高鲁棒性的同时，免去了传统预测控制策略运算冗杂的特点，降低了预测模型运算难度，解决传统遍历寻优预测控制开关频率不固定的问题，同时也可以解决开关管较多的电力电子变换装置面临的开关管开关状态组合过多而导致运算量过大的问题。
2、本发明以最常见的永磁同步电机转速电流双闭环控制系统为基础，将电流内环中d轴和q轴电流控制环替换为本发明的模型预测控制，以此保证系统高鲁棒性的同时，提高系统的动态效果并减小输出结果的超调量。同时能够根据实际误差来增加或减小控制增量，使得控制器在大误差状态下可迅速跟踪上目标控制量，在小误差状态下可减少控制扰动，提高系统输出质量。
3、本发明在控制策略上提出了补偿模块，能够提高预测模型的预测精准度。
附图说明
图1为本发明预测控制方法的流程图；
图2为本发明预测控制方法的结构图；
图3为本发明用于电机驱动的隔离式三相全桥AC-DC变换器的电路拓扑图；
图4为本发明预测控制方法转速突变输出波形示意图；
图5为传统预测控制转速突变输出波形示意图；
图6为传统PI控制间转速突变输出波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详述。
一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
步骤1、建立永磁同步电机电流两步预测模型。在同步旋转d-q坐标系中，将永磁同步电机的定子电压进行d-q变换后，得到dq轴电压：
其中，Ud为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的d轴电压；Uq为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的q轴电压；Rs为电机定子电阻；id为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的d轴电流；iq分别为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的q轴电流；Ld为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的d轴电感；Lq为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的q轴电感；ωe是电机的机械角速度；
是永磁体磁链幅值。
通过前向欧拉法将dq轴电压进行离散：
经过简单数学运算得到永磁同步电机的电流预测模型：
其中，Ts为单个采样周期所需时间；ωe(k)是当前时刻电机的机械角速度；
是当前时刻的磁链幅值；id(k+1)为永磁同步电机下一时刻的d轴电流，iq(k+1)为永磁同步电机下一时刻的q轴电流；id(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；iq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；Ud(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电压；Uq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电压。
考虑控制器计算周期以及采样延时，采用两步预测，即预测同一个控制量作用于系统两个控制周期后的输出结果。由于采样周期远小于控制周期，认为连续两时刻之间电机的机械角速度和磁链幅值不发生变化，得到：
最终得到永磁同步电机电流两步预测模型：
为了减少模型预测控制算法的复杂程度，将永磁同步电机电流两步预测模型简化为两个单输入单输出的系统，将d轴和q轴之间的交叉耦合项看成扰动，得到：
其中A、B、C为常数，iq(k)和id(k)均由采样计算得出，Ud(k)和Uq(k)则由下述遍历寻优算法得出，iqi(k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；idi(k+2)为两时刻后的d轴电流预测值。
步骤2、采集机械角速度、磁链幅值和电感电流经过d-q坐标变换后得到的实际采样计算值，构建遍历寻优算法，计算后两个时刻的预测值。
基于永磁同步电机电流两步预测模型的控制量Uq(k)和Ud(k)，分别对下一时刻列举两组，每组各三种出现的控制量：
第一组为：Uq(k)-ΔUq、Uq(k)和Uq(k)+ΔUq，
第二组为：Ud(k)-ΔUd、Ud(k)、Ud(k)+ΔUd，
将这两组出现的控制量分别代入简化后的永磁同步电机电流两步预测模型，分别得出两组，每组各三种对后两时刻输出结果的预测值：iqi(k+2)(i＝1、2、3)和idi(k+2)(i＝1、2、3)；
其中ΔUd和ΔUq是预先设定的一个较小的控制量增量：
其中Iq_ref为电机转速PID控制环输出的控制量；Id(k)和Iq(k)是电机三相电感电流经过d-q坐标变换后得到的实际采样计算值；ΔUd_m和ΔUq_m是根据设定的期望输出目标人为设定的一个相对较小的控制增量，λd和λq是根据设定的期望输出目标为设定的一个权重系数。
以ΔUq举例，若｜Iq_ref-Iq(k)｜的结果很大时，ΔUq会变的很大，从而加快所控制的电流达到最终目标电流；若｜Iq_ref-Iq(k)｜的结果很小时，ΔUq接近于ΔDm，使得电流相较目标量更加精准。ΔUd计算机理与ΔUq一致。
步骤3、根据永磁同步电机电流两步预测模型，预测模型的补偿。由于电机系统自身参数会因为温度、物理碰撞、电路电压和电路电流等因素的影响而发生改变，从而导致预测模型失配，进而导致最终预测结果与实际结果存在相应误差，故需要对预测模型进行补偿：
其中，Idi_real(k)为预测模型计算预测出的当前时刻的d轴电流；Idi_real(k)为预测模型计算预测出的当前时刻的q轴电流，Idi_real(k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的d轴预测电流值，Iqi_real(k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的q轴预测电流值，λp为人为设定的系数；id(k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；iq(k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；iqi(k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；idi(k+2)为两时刻后的d轴电流预测值。
步骤4、构建代价函数，根据永磁同步电机电流两步预测模型及其后两个时刻的预测值计算下一时刻最优控制量。
构建的代价函数：
erroi＝α1G1_i+α2G2_i
其中，G1_i为预测值与目标电压的误差关系，决定了系统预测的准确性；G2_i为预测值与当前时刻的误差关系，表示了系统的稳态效果，当系统处于非稳态过程中时，G1_i起主要作用，当系统处于稳态过程中时，G2_i起到了主要作用；α1为G1_i的加权系数，α2为G2_i的加权系数，α1+α2＝1，当α1占比更大时，变换器电感电流更接近期望值，当α2占比更大时变换器电感电流纹波更小。
将步骤2中计算得到的三个对下一时刻输出结果的预测值iqi(k+1)(i＝1.2.3)带入代价函数来评估当前预测模型输出量相较期望目标量的差距，得到三个代价函数erro1、erro2和erro3，取三个代价函数erro1、erro2和erro3中最小值，得出下一时刻最优输出电流，根据永磁同步电机电流两步预测模型计算出下一时刻的最优控制量Ud_p(k+1)。
步骤5、运行SVPWM调制，根据最优控制量产生调制信号，与载波信号作比较形成开关管脉冲驱动信号。
步骤6、判断是否运行结束，若完成结束则退出运行，否则存储最优控制量并计算下一控制周期内预测模型补偿量，并返回步骤4。
如图4和图5所示，本发明预测控制和传统PI控制在负载突变时，使用本发明所述预测控制的电机转速系统在0.02s时趋于目标转速并稳定运行，而采用传统PI控制的电机转速系统则在0.04s时才趋于目标转速并稳定运行，在超调量方面二者近乎一致，说明了本发明所述的预测控制在动态效果方面要优于传统PI控制，在稳定性方面与传统PI控制基本相同。
如图4和图6所示，本发明所述预测控制和传统预测控制在负载突变时，使用本发明所述预测控制的电机转速最大超调量为650，而采用传统预测控制的电机转速系统最大超调量为660，大于本发明所述预测控制，而在快速性方面，二者近乎一致，说明了本发明所述的预测控制在稳定性方面要优于传统预测控制，在动态效果方面则与传统预测控制基本相同。
综上所述，本发明所述的预测控制在保留了传统预测控制快速性以及传统PI控制稳定性的基础上，改善了上述两种预测控制的相应缺点，具有更好的综合控制效果。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、建立永磁同步电机电流两步预测模型；
在同步旋转d-q坐标系中，将永磁同步电机的定子电压进行d-q变换后，得到dq轴电压：
其中，U d 为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的d轴电压；U q 为三相绕组电压经过d-q坐标轴变换后的q轴电压；R s为电机定子电阻；i d 为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的d轴电流；i q 分别为三相绕组电流经过d-q坐标轴变换后的q轴电流；L d 为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的d轴电感；L q 为电机三相绕组电感经过d-q坐标轴变换后的q轴电感；/>
是电机的机械角速度；/>
是永磁体磁链幅值；通过前向欧拉法将dq轴电压进行离散：/>
进而得到永磁同步电机的电流预测模型：/>
其中，T s为单个采样周期所需时间；/>
是当前时刻电机的机械角速度；/>
是当前时刻的磁链幅值；i d (k+1)为永磁同步电机下一时刻的d轴电流，i q (k+1)为永磁同步电机下一时刻的q轴电流；i d (k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；i q (k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；U d (k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电压；U q (k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电压；由于采样周期远小于控制周期，连续两时刻之间电机的机械角速度和磁链幅值不发生变化，得到：/>
最终得到永磁同步电机电流两步预测模型：/>
磁同步电机电流两步预测模型简化为两个单输入单输出的系统，将d轴和q轴之间的交叉耦合项看成扰动，得到：
其中A、B、C为常数，/>
和/>
均由采样计算得出，/>
和/>
由步骤2计算得出，i qi (k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；i di (k+2)为两时刻后的d轴电流预测值；
步骤2、采集机械角速度、磁链幅值和电感电流，构建遍历寻优算法，计算经过d-q坐标变换后得到的实际采样值，并通过步骤1中建立的预测模型计算电机电流后两个时刻的预测值；步骤3、在步骤1中建立的预测模型上增加补偿环节；
步骤4、构建代价函数，将电机电流及其后两个时刻的预测值带入构建的代价函数计算当前永磁同步电机电流两步预测模型的输出量，并与设定的期望目标进行对比，选择代价函数影响最小值，并根据代价函数得到电机电流下一时刻最优输出以及电机下一时刻最优控制量；
步骤5、运行SVPWM调制，根据最优控制量产生调制信号，与载波信号作比较形成开关管脉冲驱动信号；
步骤6、判断是否还需要预测电机下一时刻的最优控制量，若不需要则退出运行，否则存储最优控制量并计算下一控制周期内预测模型补偿量，并返回步骤4。
2.根据权利要求1所述的一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：基于永磁同步电机电流两步预测模型的控制量U q (k)和U d (k)，分别对下一时刻列举两组，每组各三种出现的控制量：
第一组为：U q (k)-ΔU q 、U q (k)和U q (k)+ΔU q ，
第二组为：U d (k)-ΔU d 、U d (k)、U d (k)+ΔU d ，
将这两组出现的控制量分别代入简化后的永磁同步电机电流两步预测模型，分别得出两组，每组各三种对后两时刻输出结果的预测值：i qi (k+2)(i=1、2、3)和i di (k+2)(i=1、2、3)；
其中ΔU d 和ΔU q 是预先设定的一个较小的控制量增量：
其中I q_ref 为电机转速PID控制环输出的控制量；I d (k)和I q (k)是电机三相电感电流经过d-q坐标变换后得到的实际采样计算值；ΔU d_m 和ΔU q_m 是根据设定的期望输出目标人为设定的控制增量，/>
是根据设定的期望输出目标人为设定的一个权重系数。
3.根据权利要求1所述的一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，其特征在于：所述步骤3中预测模型补偿的计算方法为：
其中，I di_real (k)为预测模型计算预测出的当前时刻的d轴电流；I di_real (k)为预测模型计算预测出的当前时刻的q轴电流，I di_real (k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的d轴预测电流值，I qi_real (k+2)为最终预测模型在不同控制量下的后两拍的q轴预测电流值，
为人为设定的系数；i d (k)为永磁同步电机当前时刻的d轴电流；i q (k)为永磁同步电机当前时刻的q轴电流；i qi (k+2)为两时刻后的q轴电流预测值；i di (k+2)为两时刻后的d轴电流预测值。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法，其特征在于：所述步骤4的具体实现方法为：
构建的代价函数：
其中，G 1_i 为预测值与目标电压的误差关系，决定了系统预测的准确性；G 2_i 为预测值与当前时刻的误差关系，表示了系统的稳态效果，当系统处于非稳态过程中时，G 1_i 起主要作用，当系统处于稳态过程中时，G 2_i 起到了主要作用；/>
为G 1_i 的加权系数，/>
为G 2_i 的加权系数，/>
=1，当/>
占比更大时，变换器电感电流更接近期望值，当/>
占比更大时变换器电感电流纹波更小；将步骤2中计算得到的三个对下一时刻输出结果的预测值i qi (k+1)(i=1.2.3)带入代价函数来评估当前预测模型输出量相较期望目标量的差距，得到三个代价函数erro1、erro2和erro3，取三个代价函数erro1、erro2和erro3中最小值，得出下一时刻最优输出电流，根据永磁同步电机电流两步预测模型计算出下一时刻的最优控制量U d_p (k+1)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111011268.1A CN113904598B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111011268.1A CN113904598B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113904598A CN113904598A (zh) | 2022-01-07 |
| CN113904598B true CN113904598B (zh) | 2023-06-20 |
Family
ID=79188084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111011268.1A Active CN113904598B (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113904598B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114362529A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-15 | 西安理工大学 | 用于直流微电网储能双向dc/dc变换器的控制方法 |
| CN114629395B (zh) * | 2022-03-16 | 2024-04-26 | 北京理工大学 | 一种无电流传感器的电机驱动方法 |
| CN116931431A (zh) * | 2023-07-26 | 2023-10-24 | 江南大学 | 一种永磁同步电机模型预测控制权重系数设计方法和系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156993A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Hitachi Ltd | 永久磁石型同期機の制御装置及びその制御方法 |
| CN109660170A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-19 | 东南大学 | 一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法及其系统 |
| CN110190795A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-30 | 东北大学 | 一种永磁同步电机级联式鲁棒预测电流控制方法 |
| CN111600523A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-28 | 华中科技大学 | 一种永磁同步电机的模型预测电流控制方法 |
| CN111987943A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-24 | 西安理工大学 | 一种永磁同步电机模型预测控制的鲁棒性能提升方法 |
-
2021
- 2021-08-31 CN CN202111011268.1A patent/CN113904598B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000156993A (ja) * | 1998-11-18 | 2000-06-06 | Hitachi Ltd | 永久磁石型同期機の制御装置及びその制御方法 |
| CN109660170A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-19 | 东南大学 | 一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法及其系统 |
| CN110190795A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-30 | 东北大学 | 一种永磁同步电机级联式鲁棒预测电流控制方法 |
| CN111600523A (zh) * | 2020-05-21 | 2020-08-28 | 华中科技大学 | 一种永磁同步电机的模型预测电流控制方法 |
| CN111987943A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-11-24 | 西安理工大学 | 一种永磁同步电机模型预测控制的鲁棒性能提升方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 韩钟辉.永磁同步电机调速系统预测电流控制研究.全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113904598A (zh) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113904598B (zh) | 一种用于交流永磁同步电机的预测控制方法 | |
| CN111431456B (zh) | 一种永磁同步电机有限集多步模型预测电流控制方法 | |
| CN108418487B (zh) | 一种用于电动汽车的速度脉动抑制方法 | |
| CN112422004B (zh) | 一种永磁同步电机弱磁控制模式下的扰动抑制方法 | |
| CN109391202B (zh) | 永磁同步电机模型预测-直接转矩控制方法 | |
| CN112039390B (zh) | 基于负载转矩观测的永磁同步电机滑模控制方法 | |
| CN108322120B (zh) | 适用于永磁同步电机的鲁棒非线性预测转矩控制方法 | |
| CN108054972B (zh) | 一种提高永磁同步直线电机动态控制性能的方法 | |
| CN109600085B (zh) | 基于可变控制集的永磁同步电机直接预测占空比控制方法 | |
| CN112886893B (zh) | 基于关断角优化的开关磁阻电机转矩控制方法及系统 | |
| CN111262491B (zh) | 一种适用于永磁电机系统的增量式直接预测速度控制方法 | |
| CN112217437A (zh) | 一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制电路和方法 | |
| Gu et al. | Matlab/simulink based modeling and simulation of fuzzy PI control for PMSM | |
| CN112910359A (zh) | 一种改进型永磁同步直线电机模型预测电流控制方法 | |
| CN110112980B (zh) | 基于分数阶微积分的闭环迭代学习的控制方法和系统 | |
| Jing et al. | Torque ripple suppression of switched reluctance motor based on fuzzy indirect instant torque control | |
| CN112751513B (zh) | 一种电机的控制方法、装置、电机、存储介质及处理器 | |
| CN111900907B (zh) | 一种基于切换点优化的永磁电机模型预测磁链控制方法 | |
| CN112234894B (zh) | 可变磁通记忆电机无差拍直接转矩-磁链控制系统及方法 | |
| CN115378325A (zh) | 基于动态权重因子的smpmsm驱动系统直接速度复合控制方法 | |
| CN114079412A (zh) | 一种基于相电压占空比计算的电机预测控制方法 | |
| Xu et al. | Servo control system of permanent magnet synchronous motor based on feedforward control | |
| CN112701979A (zh) | 一种永磁同步电机转矩控制装置 | |
| CN114400935B (zh) | 基于快速有限时间控制的感应电机复合控制方法 | |
| CN113783478B (zh) | 一种永磁同步电机级联式无差拍控制方法及其系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |