CN113992095B - 一种低复杂度的双三相永磁同步发电机pmsg模型预测直接功率控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，涉及电机控制领域，该方法将直接功率控制与模型预测控制相结合，简化了现有的控制集。首先，根据直接功率控制原理，以有功功率与其实际值的偏差为依据，排除掉一半的冗余电压矢量。然后根据各电压矢量对无功功率的影响，进一步简化了候选矢量集。最后使每个周期的预测次数从12次减少为2次，有效降低了控制方法的复杂度。此外，本发明采用虚拟电压矢量来抑制电流谐波；采用功率无差拍原则来计算虚拟电压矢量的占空比，实现了对输出功率的精确控制。本发明在保持系统简单性的同时，有效地降低电流谐波以及输出功率波动，提高了系统稳态性能。

Description

一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功 率控制方法

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种低复杂度的双三相PMSG模型预测直接功率控制方法。

背景技术

与传统的三相PMSG相比，双三相PMSG具有许多优点，例如更高的可靠性、更低的每相额定功率和更高的功率密度。近年来，针对双三相PMSG控制方法的研究也受到了广泛关注。但是，传统直接功率控制(Direct Power Control,DPC)的静态性能较差，矢量控制动态响应速度较慢，且需要复杂的坐标变换。因此，对控制结构简单、动态响应速度快的模型预测功率控制(Model Predictive Control,MPC)的研究具有现实意义。

DPC一直是永磁同步发电机主流控制技术之一。基于开关表的DPC采用两个滞环调节器，直接从预定义的开关表中选择期望电压矢量。它的主要优点是结构简单、动态响应快和鲁棒性强。然而，这种控制方法也存在严重的功率纹波和电流谐波。为了提高DPC的性能，一些学者提出了一些改进方法。基于空间矢量调制的DPC可以获得良好的稳态性能。然而，其参考电压矢量的计算方法较为复杂且对电机参数敏感。另一种是基于占空比调制的DPC。该方法在一个控制周期内采用两个或三个电压矢量，与传统的DPC相比，实现了更宽的调制范围。同时，也可以获得恒定的开关频率和良好的稳态性能。但是，电压矢量仍然是从预定义的开关表中选择的。对于多相电机来说，电压矢量得数目更多，这种方法无法保证最优电压矢量的选择。

另一类最流行的方法是MPC。MPC具有响应速度快、结构简单、便于处理非线性约束等优点。在传统的MPC中，定义了一个代价函数来对所有候选电压矢量进行遍历寻优。在每个控制周期内，所有电压矢量都需通过代价函数进行评估，所以其计算量较大。对此，有学者提出了级联优化的MPC方法。这种方法可以有效降低计算负担，但对于多矢量MPC来说，其计算量仍然很大，特别是在采用多相电机的情况下。截止目前，还没有文献提出一种针对双三相PMSG的简单有效的MPC控制方法。

发明内容

本发明的目的是，针对现有控制技术的不足，提出一种低复杂度的双三相PMSG模型预测直接功率控制方法，将DPC与MPC的优点相结合，能够极大降低控制算法的复杂性，减小硬件计算负担，同时有效提升系统的稳态控制效果。

具体地说，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，包括如下步骤：

(1)获取双三相PMSG的转子转速ω_e和转子位置θ_e；获取六相定子电流信号i_s ^k；

(2)通过获取的转子位置θ_e对六相静止坐标系下的定子电流i_s ^k进行静止坐标变换，得到两相aβ静止坐标系下的定子电流i_a ^k和i_β ^k；通过获取的转子转速ω_e和转子位置θ_e，以及转子磁链ψ_f计算反电势的aβ分量e_a ^k和e_β ^k；

(3)根据定子电流aβ分量i_a ^k、i_β ^k和反电势aβ分量e_a ^k、e_β ^k，计算k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k；

(4)获取直流母线电压U_dc并与其给定值U_dc ^ref相减，经PI控制器后的输出电流与U_dc相乘得到有功功率的给定值P^ref；无功功率的给定值Q^ref等于0；

(5)根据六相变流器的64个基本电压矢量建立12个虚拟电压矢量；

(6)根据有功功率实际值P^k与其给定值P^ref的差值ΔP，对12个虚拟电压矢量进行优化，得到两组备选矢量；

(7)根据功率无差拍原则分别计算两组虚拟矢量的占空比，得到预测矢量V_pre；

(8)根据k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k，得到k+1时刻的有功功率和无功功率的预测值P^k+1、Q^k+1；

(9)根据价值函数寻找出最优矢量V_opt，将其对应的开关状态输入到PWM模块可得到相应的开关信号，用来控制变流器的通断，实现对双三相PMSG的控制。

进一步，所述步骤(2)中反电势的aβ分量e_a ^k和e_β ^k的计算方法如下：

进一步，所述步骤(3)中k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k的计算方法如下：

进一步，所述步骤(5)中建立12个虚拟电压矢量的具体过程如下：

六相电压源变流器共有64种开关状态，每种开关状态对应一个电压矢量，其中包括60个有效矢量和4个零矢量；这60个有效矢量按照幅值从大到小可以分为四组：V_L、V_M、V_B、V_S；其幅值分别为：0.644U_dc、0.471U_dc、0.333U_dc、0.173U_dc；

在aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量，投影到xy平面为相反方向的矢量，因此，将aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量以一定比例合成，可以完全消除xy平面的谐波电压，虚拟电压矢量VV_i可根据下式合成：

VV_i＝0.732×V_L+0.268×V_M

合成后的虚拟电压矢量共有12个，幅值为0.597U_dc。

进一步，所述步骤(6)中对12个虚拟电压矢量进行优化的具体过程如下：

首先对ΔP的正负进行判断，如果ΔP>0，则表示有功功率的实际值低于参考值，需要增加有功功率；12个虚拟电压矢量中只有6个可以增加有功功率；因此，其他矢量被排除在外，然后，进一步排除不能满足无功功率控制需求的矢量，在每个控制周期中，都存在一个临界矢量，临界矢量对无功功率的影响可能为正或负；而且，它的其中一个相邻矢量始终对无功功率产生正向影响，而另一个相邻矢量始终对无功功率产生负向影响；因此，通过将临界矢量与适当的相邻矢量相结合并合理分配其作用时间，就可以很好地调节无功功率，也即，最后得到了临界矢量与其相邻矢量的两种潜在的组合方式。

进一步，所述步骤(7)中根据功率无差拍原则计算虚拟矢量的占空比的方法如下：

其中t₁、t₂和t₀分别是两个相邻矢量V_i和V_j和零矢量V₀的作用时间；T_s为控制周期，t₁+t₂+t₀＝T_s；s_p1、s_p2和s_p0分别为V_i、V_j和V₀作用时有功功率的变化率；s_q1、s_q2和s_q0分别是V_i、V_j和V₀作用时无功功率的变化率；s_p1、s_p2、s_p0、s_q1、s_q2和s_q0的计算方法如下：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率；

最后，可以得到V_i和V_j的作用时间为：

其中，ΔP＝P^ref-P^k，ΔQ＝Q^ref-Q^k；

得到的预测矢量V_pre表示为：

V_pre＝d₁V_i+d₂V_j+(1-d₁-d₂)V₀

其中，d₁、d₂为V_i和V_j的占空比，d₁＝t₁/T_s，d₂＝t₂/T_s；V₀表示零矢量v₀₀,v₀₇,v₇₀和v₇₇。

进一步，所述步骤(8)中k+1时刻的有功功率和无功功率P^k+1、Q^k+1的计算方法如下：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率；T_s是控制周期。

进一步，所述步骤(9)中所用到的价值函数如下：

J＝(P^ref-P^k+1)²+(Q^ref-Q^k+1)²

最后，将价值函数寻优得到的最优矢量V_opt对应的开关状态输入到PWM模块可得到相应的开关信号，用来控制变流器的通断。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用基于DPC的概念，结合开关表缩小了电压矢量的选择范围，将每个周期的预测次数由12次减小为2次，有效地降低了算法复杂性，减轻了硬件的计算负担。

2.本发明采用多矢量的MPC控制策略，并采用功率无差拍的概念来计算每个电压矢量的作用时间，实现了对有功功率和无功功率的精确调节，相比传统的MPC策略，明显地降低了电流谐波，减小了输出功率的波动。

3.所提出的控制方法结构简单，且易于工程实现。

附图说明

图1为本发明实施的低复杂度双三相PMSG模型预测直接功率控制的框图。

图2为六相电压源变流器的空间电压矢量分布图；(a)αβ平面；(b)xy平面。

图3为αβ平面的虚拟电压矢量分布图。

图4为本发明实施的对电压矢量的优化过程。

图5为空间电压矢量作用顺序示意图。

图6为本发明控制方法下的稳态性能实验图。

图7为本发明控制方法下的定子电流谐波分析。

图8为本发明控制方法的运算时间。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明实施的一种低复杂度双三相PMSG模型预测直接功率控制的框图，控制方法包括如下步骤：

(1)利用电流传感器检测双三相PMSG的定子电流i_s，利用光电编码器检测转子位置角θ_e，并通过对θ_e求导获得电机实际转速ω_e，利用直流电源电压传感器检测变流器的直流母线电压U_dc；

(2)根据转子位置角θ_e对六相静止坐标系下的定子电流i_a,i_b,i_c,i_d,i_e,i_f进行坐标变换，得到两相αβ静止坐标系下的定子电流i_α和i_β，计算公式如下：

其中，i_x、i_y是谐波电流，i_o1、i_o2是零序电流，它们与机电能量转换无关。

(3)根据获取的转子转速ω_e和转子位置θ_e，以及转子磁链ψ_f计算反电势的aβ分量e_a ^k和e_β ^k；计算公式如下：

(4)据定子电流aβ分量i_a ^k、i_β ^k和反电势aβ分量e_a ^k、e_β ^k，计算k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k；计算公式如下：

(5)获取直流母线电压U_dc并与其给定值U_dc ^ref相减，经PI控制器后的输出电流与U_dc相乘得到有功功率的给定值P^ref；无功功率的给定值Q^ref等于0；

(6)根据六相变流器的64个基本电压矢量建立12个虚拟电压矢量。

六相电压源变流器共有64种开关状态，每种开关状态对应一个电压矢量，其中包括60个有效矢量和4个零矢量。这60个有效矢量按照幅值从大到小可以分为四组：V_L、V_M、V_B、V_S。其幅值分别为：0.644U_dc、0.471U_dc、0.333U_dc、0.173U_dc。这64个电压矢量在aβ平面的分布情况如表1所示，其在xy平面的分布情况如表2所示。

表1

表2

图2为六相电压源变流器的空间电压矢量分布图。如图2(a)所示，在aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量，投影到图2(b)的xy平面为相反方向的矢量。因此，将aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量以一定比例合成，可以完全消除xy平面的谐波电压。虚拟电压矢量VV_i可根据伏秒平衡原则按照下式合成：

VV_i＝0.732×V_L+0.268×V_M

合成后的虚拟电压矢量共有12个，其幅值为0.597U_dc。这12个电压矢量将平面分为12个扇区，如图3所示。

(7)对12个虚拟电压矢量进行优化，简化控制集，具体过程如下：

首先将步骤(4)中的公式对时间求导，得到有功功率P和无功功率Q的变化率为：

双三相PMSG在aβ静止坐标系的电压方程为：

式中，u_aβ为电压矢量的aβ分量；L_s,R_s为定子电感和电阻。

根据上式的电压方程和步骤(4)中的有功功率和无功功率表达式，可以将P、Q功率的变化率进一步表示为：

以反电势矢量在第一扇区为例，将12个虚拟电压矢量分别代入到上式可以得到每个虚拟电压矢量对P和Q的作用方向，如表3所示。其中↑表示矢量可以增加功率，↓表示矢量可以减小功率。

表3

下面根据表3以及P、Q功率的变化率公式对电压矢量进行优化。

首先将有功功率的实际值与其参考值作差，并对其误差ΔP(ΔP＝P^ref-P^k)的正负进行判断。如果ΔP>0，则表示有功功率的实际值低于参考值，需要增加有功功率。由表3可知，12个虚拟电压矢量中只有6个(V₄,V₅,V₆,V₇,V₈,V₉)可以增加有功功率。因此其他矢量被排除在外，备选电压矢量由12个减小为6个。下面再根据无功功率的控制需求进一步优化矢量集。

根据P、Q功率的变化率公式分析可知，在一个控制周期T_s中，一定存在一个虚拟电压矢量对无功功率的作用是正负变化的。例如图4中的V₇，它在前半个周期对Q的作用是负的，而在后半周期对Q的作用是正的，这样的矢量在本发明中被称作临界矢量。与临界矢量相邻的两个矢量对Q的作用必然是一正一负。因此，将临界矢量与恰当的相邻矢量相结合，即可实现对Q的精确控制。也就是说，存在两种可能的组合方式：(V₆,V₇)和(V₇,V₈)。至此，上一步中的6个电压矢量被进一步简化为两种组合，实际控制算法中只需对这两种组合进行寻优即可，计算量被大大降低。优化过程如图4所示。所有扇区的临界矢量如表4所示。

表4

(8)根据功率无差拍原则分别计算两组虚拟电压矢量的占空比，得到预测矢量V_pre；

利用欧拉前向离散法将步骤(7)中的P、Q功率变化率方程离散化后得到k+1时刻有功功率和无功功率的预测值：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率；T_s是控制周期。

根据无差拍原则，k+1时刻的功率值要与其参考值相等，因此可以建立方程如下：

其中t₁、t₂和t₀分别是两个相邻矢量(V_i和V_j)和零矢量V₀的作用时间；T_s为控制周期，t₁+t₂+t₀＝T_s；s_p1、s_p2和s_p0分别为V_i、V_j和V₀作用时有功功率的变化率；s_q1、s_q2和s_q0分别是V_i、V_j和V₀作用时无功功率的变化率。s_p1、s_p2、s_p0、s_q1、s_q2和s_q0的计算方法如下：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率。

最后，可以得到V_i和V_j的作用时间为：

其中，ΔP＝P^ref-P^k，ΔQ＝Q^ref-Q^k。

进而得到预测矢量V_pre，表示为：

V_pre＝d₁V_i+d₂V_j+(1-d₁-d₂)V₀

其中，d₁、d₂为V_i和V_j的占空比，d₁＝t₁/T_s，d₂＝t₂/T_s；V₀表示零矢量(v₀₀,v₀₇,v₇₀和v₇₇)。

两组备选矢量一共可以得到两个预测矢量，为了进一步从这两个预测矢量中选择出最优的一个，定义了一个代价函数，使代价函数最小的矢量将被作为最优矢量输出。代价函数表达式如下：

J'＝(P^ref-P^k+2)²+(Q^ref-Q^k+2)²

(9)PWM信号的产生；

假设最优虚拟矢量的组合为V₁和V₂(其持续时间分别为t₁和t₂)，则相应的基本电压向量应为v₄₄、v₆₅、v₄₆和v₆₄。然而，由这四个矢量以及零矢量所形成的开关信号不是标准的PWM信号。为了便于硬件实现，必须将开关信号标准化。此外，为了获得恒定的开关频率，将零矢量作用时间t₀的一半的分配给矢量v₇₇，并插入到开关信号的中间。标准化后的实际矢量切换顺序调整为v₀₀-v₄₄-v₆₄-v₆₅-v₆₇-v₇₇-v₆₇-v₆₅-v₆₄-v₄₄-v₀₀。所形成的PWM波形和每个矢量的作用时间如图5所示，优化后的每相占空比与原来相同，控制效果不变。

为了说明本发明的一种低复杂度的双三相PMSG模型预测直接功率控制方法，对具体实施方式进行了实验测试，所采用的电机参数如下：定子电组R_s＝0.7Ω，定子电感L_s＝2.46mH，永磁磁链λ_f＝0.0885Wb，极对数Np＝5，转动惯量J＝0.003kgm²。

图6给出了本发明控制方法的稳态性能实验图，图6中包括直流电压U_dc，定子A相电流i_A，有功功率P，无功功率Q，采样频率为10kHz。可以看出，直流电压、有功功率和无功功率都具有较好的稳定性，定子电流有较好的正弦度。实现了对有功功率和无功功率的精确控制。

图7为对定子A相电流的谐波分析，可以看出，定子电流的谐波被有效抑制，证明本发明的控制方法采用虚拟电压矢量的有效性。更低的电流谐波有利于降低系统损耗，提高双三相永磁同步发电机的系统效率。

图8为本发明的控制方法的执行时间。在控制周期为100us的情况下，本方法的执行时间仅为22.6us。说明本发明的控制方法可以有效降低计算量，降低了系统复杂性，减小了硬件计算负担和成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取双三相PMSG的转子转速ω_e和转子位置θ_e；获取六相定子电流信号i_s ^k；

(2)通过获取的转子位置θ_e对六相静止坐标系下的定子电流i_s ^k进行静止坐标变换，得到两相aβ静止坐标系下的定子电流i_a ^k和i_β ^k；通过获取的转子转速ω_e和转子位置θ_e，以及转子磁链ψ_f计算反电势的aβ分量e_a ^k和e_β ^k；

(3)根据定子电流aβ分量i_a ^k、i_β ^k和反电势aβ分量e_a ^k、e_β ^k，计算k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k；

(4)获取直流母线电压U_dc并与其给定值U_dc ^ref相减，经PI控制器后的输出电流与U_dc相乘得到有功功率的给定值P^ref；无功功率的给定值Q^ref等于0；

(5)根据六相变流器的64个基本电压矢量建立12个虚拟电压矢量；

(6)根据有功功率实际值P^k与其给定值P^ref的差值ΔP，对12个虚拟电压矢量进行优化，得到两组备选矢量；

(7)根据功率无差拍原则分别计算两组虚拟矢量的占空比，得到预测矢量V_pre；

所述步骤(7)中根据功率无差拍原则计算虚拟矢量的占空比的方法如下：

其中t₁、t₂和t₀分别是两个相邻矢量V_i和V_j和零矢量V₀的作用时间；T_s为控制周期，t₁+t₂+t₀＝T_s；s_p1、s_p2和s_p0分别为V_i、V_j和V₀作用时有功功率的变化率；s_q1、s_q2和s_q0分别是V_i、V_j和V₀作用时无功功率的变化率；s_p1、s_p2、s_p0、s_q1、s_q2和s_q0的计算方法如下：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率；

最后，可以得到V_i和V_j的作用时间为：

其中，ΔP＝P^ref-P^k，ΔQ＝Q^ref-Q^k；

得到的预测矢量V_pre表示为：

V_pre＝d₁V_i+d₂V_j+(1-d₁-d₂)V₀

其中，d₁、d₂为V_i和V_j的占空比，d₁＝t₁/T_s，d₂＝t₂/T_s；V₀表示零矢量v₀₀,v₀₇,v₇₀和v₇₇；

(8)根据k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k，得到k+1时刻的有功功率和无功功率的预测值P^k+1、Q^k+1；

(9)根据价值函数寻找出最优矢量V_opt，将其对应的开关状态输入到PWM模块可得到相应的开关信号，用来控制变流器的通断，实现对双三相PMSG的控制。

2.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中反电势的aβ分量e_a ^k和e_β ^k的计算方法如下：

3.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中k时刻的有功功率和无功功率P^k、Q^k的计算方法如下：

4.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(5)中建立12个虚拟电压矢量的具体过程如下：

六相电压源变流器共有64种开关状态，每种开关状态对应一个电压矢量，其中包括60个有效矢量和4个零矢量；这60个有效矢量按照幅值从大到小可以分为四组：V_L、V_M、V_B、V_S；其幅值分别为：0.644U_dc、0.471U_dc、0.333U_dc、0.173U_dc；

在aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量，投影到xy平面为相反方向的矢量，因此，将aβ平面下相同方向的V_L矢量和V_M矢量以一定比例合成，可以完全消除xy平面的谐波电压，虚拟电压矢量VV_i可根据下式合成：

VV_i＝0.732×V_L+0.268×V_M

合成后的虚拟电压矢量共有12个，幅值为0.597U_dc。

5.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(6)中对12个虚拟电压矢量进行优化的具体过程如下：

首先对ΔP的正负进行判断，如果ΔP>0，则表示有功功率的实际值低于参考值，需要增加有功功率；12个虚拟电压矢量中只有6个可以增加有功功率；因此，其他矢量被排除在外，然后，进一步排除不能满足无功功率控制需求的矢量，在每个控制周期中，都存在一个临界矢量，临界矢量对无功功率的影响可能为正或负；而且，它的其中一个相邻矢量始终对无功功率产生正向影响，而另一个相邻矢量始终对无功功率产生负向影响；因此，通过将临界矢量与适当的相邻矢量相结合并合理分配其作用时间，就可以很好地调节无功功率，也即，最后得到了临界矢量与其相邻矢量的两种潜在的组合方式。

6.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(8)中k+1时刻的有功功率和无功功率P^k+1、Q^k+1的计算方法如下：

其中，u_iα、u_iβ、u_jα和u_jβ分别是V_i和V_j的αβ分量；e_α、e_β和|e_αβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ω_e、L_s和R_s分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；P^k和Q^k是k时刻的有功功率和无功功率；T_s是控制周期。

7.根据权利要求1所述的一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于：所述步骤(9)中所用到的价值函数如下：

J＝(P^ref-P^k+1)²+(Q^ref-Q^k+1)²

最后，将价值函数寻优得到的最优矢量V_opt对应的开关状态输入到PWM模块可得到相应的开关信号，用来控制变流器的通断。