[发明专利]基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制系统及其方法

权利要求书

1.基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制系统，其特征在于，控制系统在计算电机的最佳工作点时采用预测滚动优化方法；控制系统根据电机的转速差值计算出电机实时转矩，后通过计算此刻工况下的电流、电流角、以及转速，预测下一拍所有开关状态所对应的转矩预测值，根据预测结果输出最优开关信号；

其中，下一周期的转矩预测值通过计算获取，系统滚动优化中采用价值函数为g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L，此外，价值函数用于保证系统的收敛性和稳定性；

以上各式中，上标k表示当前时刻，则k+1表示下一采样时刻的值；T_e表示电磁转矩；P为电机极对数；ψ_f为永磁磁链；i_d、i_q分别为d、q轴电流分量；L_d、L_q分别为d、q轴电感；g_T为转矩误差；g_c与g_L是与转速相关的价值函数；k_T，k_c，k_L是各自对应的权值系数。

2.基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)首先测量电流、电机转速和转子位置信息；

(2)对电流和转矩进行预测；

(3)判断转速运行范围，并根据其大小选择不同的价值函数：

当电机工作在弱磁区域时，即ω>ω_r，ω为电机转速，ω_r为电机进入弱磁区域的转折速度，则选择的价值函数为：

g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L

g_c＝g_FW

gL=gImax+gumax+gstab]]>

g_Imax为MTPA限流函数，g_umax为弱磁区域约束限制函数，g_stab为弱磁区域稳定性约束函数；g_FW为弱磁控制价值函数；

当电机工作在基速以下区域时，即ω<ω_r，则选择的价值函数为：

g(min)＝k_T·g_T+k_c·g_c+k_L·g_L

g_c＝g_MTPA

gL=gImax+gdir]]>

其中，g_dir为MTPA限制函数；

(4)最后进行滚动优化，输出最优开关状态：

结合以上的步骤(2)和步骤(3)可知，预测控制包括两部分：状态预测和价值函数的选择；逆变器共有八种状态，而以上步骤(2)中转矩和电流的预测以及步骤(3)中价值函数的选择，每次只能执行一种状态，所以需要执行滚动优化，将八种运行状态遍历之后，选择最后开关状态进行输出。