[发明专利]基于模型预测的电机控制方法及控制装置

说明书

本申请涉及电机控制技术领域，提供一种基于模型预测的电机控制方法及控制装置，其包括：利用获取的控制指令和电机参数，以电机离散模型计算预测电压值；对所述预测电压值进行坐标转换，得到α轴分量和β轴分量；以所述α轴分量、所述β轴分量以及参考电压矢量，计算获得不同扇区的相邻矢量作用时间；根据所述相邻矢量作用时间计算得出交轴电流误差对称的零矢量作用时间；以所述零矢量作用时间计算开关导通时间点；调制输出PWM脉冲，作用于控制电机。本申请通过预测模型精确计算了使电流纹波最小的零矢量和有效矢量作用时间，获得了使电流纹波最小的非对称占空比。

技术领域

本申请涉及电机控制技术领域，特别是指一种基于模型预测的电机控制方法及控制装置。

背景技术

基于模型预测的永磁同步电机控制方法，按照电压矢量作用方式的不同可以主要可以分为直接预测电流控制和PWM预测电流控制两类。其中PWM预测电流控制也被称为无差拍控制。它利用电流指令和本周期采样得到的电机电流、位置信息，根据电机离散模型，精确计算出下一控制周期应作用的电压矢量并通过SVPWM调制电压矢量作用于电机，使得作用该电压矢量一个周期后，电机电流能够精确跟随电流指令值。SVPWM调制策略是无差拍控制实现的关键。

SVPWM调制技术，物理概念清晰并具有较高的直流电压利用率，采用零矢量和有效矢量七段式对称调制方式。但这种对称式矢量分配方式，并不是电流纹波最小的分配方法，且恒定的开关频率和对称的占空比也带来了电流谐波和噪声污染等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供一种基于模型预测的电机控制方法及控制装置。

本申请实施例提供一种基于模型预测的电机控制方法，其包括：

获取控制指令和电机参数，根据模型预测计算预测电压值；

对所述预测电压值进行坐标转换，得到α轴分量和β轴分量；

以所述α轴分量以及所述β轴分量，获得不同扇区的相邻矢量作用时间；

依据所述相邻矢量作用时间计算得出交轴电流误差对称的零矢量作用时间；

以所述零矢量作用时间计算开关导通时间点；

调制输出PWM脉冲信号，作用于控制电机。

可选地，所述获取控制指令和本周期电机参数的步骤中，包括：在一个载波周期内，分别在载波为零以及载波最大值时刻采样并且更新占空比。

可选地，所述依据所述相邻矢量作用时间计算得出交轴电流误差对称的零矢量作用时间，包括：依据所述相邻矢量作用时间，通过预测模型反推计算出交轴电流误差对称的零矢量作用时间。

可选地，所述依据所述相邻矢量作用时间计算得出交轴电流误差对称的零矢量作用时间，包括：依据相邻矢量作用时间以模型预测方式，获得交轴电流误差对称的交轴电压参考矢量；以及，依据交轴电压参考矢量通过预测模型反推计算零矢量作用时间。

可选地，根据所述零矢量作用时间，受电压影响的交轴电流误差的最大值和受电压影响的交轴电流误差的最小值之和为零。

可选地，所述调制输出PWM脉冲步骤中，包括：以三角形载波和三相调制波幅值调制输出PWM脉冲信号，作用于逆变器。

可选地，依据控制方法输出的PWM脉冲信号，在一个载波周期内，前四段调制信号位于载波上升时的四段时间，后四段调制信号位于载波下降时的四段时间。

可选地，依据控制方法输出的PWM脉冲信号，在一个载波周期内，相对载波最大值时刻为非对称。

可选地，交轴电流误差相对交轴电流给定值对称。

可选地，计算得出零矢量作用时间T₀₁的公式为：