[发明专利]逆变器参考电压矢量在线优化的SMPMSM驱动系统无模型电流预测控制方法及控制系统

权利要求书

1.一种逆变器参考电压矢量在线优化的SMPMSM驱动系统无模型电流预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

11)采样周期的设定：设定SMPMSM驱动系统运行的采样周期为T；

12)电流超局部预测模型的设定：设定SMPMSM驱动系统的电流超局部预测模型及其代价函数；

13)分析数据的获取：获得第k个采样周期T_k实际定子直轴电流i_d[k]，第k个采样周期T_k实际定子交轴电流i_q[k]，第k个采样周期T_k转子实际位置角θ_r[k]，第k个采样周期T_k直流电源电压U_dc[k]；

14)计算参考电压矢量最优相位的解析解：电流超局部预测模型预测SMPMSM驱动系统未来状态，建立代价函数与参考电压矢量相位之间的内在关系，获得使代价函数最小的逆变器最优参考电压矢量相位的解析解；所述计算参考电压矢量最优相位的解析解包括以下步骤：

141)定义第k个控制周期两相静止坐标系下的参考电压矢量为

其中，分别表示第k个控制周期的α、β轴参考电压；d表示参考电压矢量最大幅值的占空比，d∈[0,1]；u_s表示参考电压矢量的最大幅值且θ表示参考电压矢量的相位；

142)基于Park变换获得同步速旋转dq坐标系下d、q轴参考电压为

143)预测系统未来状态：将同步速旋转dq坐标系下d、q轴参考电压代入SMPMSM驱动系统的电流超局部预测模型，得到系统未来电流状态为

其中，i_d[k+1]与i_q[k+1]分别表示第k+1个控制周期d、q轴定子电流的预测值；i_d[k]与i_q[k]分别表示第k个控制周期的d、q轴定子电流；与表示第k个控制周期F_d与F_q的估计值，包含系统的已知与未知部分，表示第k个控制周期d、q轴参考电压；

144)设定相同的d、q轴参考电压的比例系数，即α＝α_d＝α_q；

α_d为d轴参考电压的比例系数，α_q为q轴参考电压的比例系数；

将预测的SMPMSM驱动系统未来电流状态代入设置的代价函数，得到：

J＝J_DC+J_d+J_AC

其中，

其中J_DC表示代价函数中的直流分量；J_d表示代价函数中的与占空比相关的直流分量；J_AC表示代价函数中的交流分量，表示d、q轴参考电流；

145)建立代价函数与参考电压矢量相位的内在关系：通过交流分量J_AC进一步变换，分析出代价函数与参考电压矢量相位之间的关系，获得参考电压矢量最优相位的解析解；

15)计算参考电压矢量最优幅值的解析解：建立代价函数与参考电压矢量幅值之间的内在关系，获得使代价函数最小的逆变器最优参考电压矢量幅值的解析解；

16)获得逆变器最优参考电压矢量：

将参考电压矢量最优相位、幅值的解析解进行分解，获得两相静止坐标系下的逆变器最优参考电压其计算公式如下：

将两相静止坐标系下的逆变器最优参考电压通过SVPWM方法进行合成，获得第k个采样周期T_k的逆变器控制信号S_a[k]、S_b[k]、S_c[k]；

17)控制方法的连续执行：将逆变器利用逆变器控制信号S_a[k]、S_b[k]、S_c[k]控制永磁同步电机的三相定子电压，电流传感器获取永磁同步电机定子电流新值；并将k+1赋值给k，返回步骤13)分析数据的获取步骤，实现对SMPMSM驱动系统的无模型电流预测控制。