[发明专利]一种永磁电机转矩控制方法及系统

权利要求书

1.一种永磁电机转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1对获取的当前k时刻永磁同步电机的定子电流和电流源变流器的滤波电容电压进行一拍延时补偿后，得到k+1时刻定子电流在d-q坐标系下定子电流矢量；

S2根据k+1时刻定子电流矢量计算k+2时刻定子电流参考值和滤波电容电压参考值，并根据转速外环的转速控制器计算电磁转矩参考值；

S3构建电流源变流器开关状态组合，根据各开关状态下电流源变流器的输出电流矢量得到k+2时刻滤波电容电压预测值、定子电流预测值和电磁转矩预测值；

S4根据k+2时刻的定子电流参考值、电容滤波器的电压参考值、电磁转矩参考值、定子电流预测值、电容滤波器电压预测值和电磁转矩预测值构建全状态变量的代价函数，并求解代价函数得到最优转矩控制量。

2.如权利要求1所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述步骤S1中获得k+1时刻的定子电流矢量的公式为：

其中，k、k+1表示当前时刻和下一时刻，i_sd(k+1)、i_sq(k+1)分别为定子电流矢量i_s转换至d-q坐标系下的d轴和q轴分量，v_sd、v_sq分别为电容滤波器d、q轴电压，ω为转子磁链的电角速度，ψ_f为转子永磁体磁链，L_d、L_q分别为定子d、q轴电感，R为单相定子绕组电阻，T_s为采样周期。

3.如权利要求2所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述步骤S1中获得k+2时刻的定子电流参考值、电容滤波器的电压参考值的公式为：

且

其中，分别为定子电流矢量的参考值在d-q坐标系下的d轴和q轴分量，分别为电容滤波器d、q轴的参考电压，ω为转子磁链的电角速度，ψ_f为转子永磁体磁链，L_d、L_q分别为定子d、q轴电感，R为单相定子绕组电阻，为电磁转矩在k时刻的参考值，p是极对数。

4.如权利要求3所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述电磁转矩的计算公式为：

其中，ψ_f为转子永磁体磁链，T_e(k+1)为k+1时刻的电磁转矩，p是极对数，i_sq(k+1)为定子电流矢量i_s转换至d-q坐标系下的q轴分量。

5.如权利要求1-4任一项所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述变流器为一三相全桥电流源型逆变器，所述逆变器包括一直流电流源，所述直流电流源的正极P分别连接a相、b相和c相的上桥臂，所述直流电流源的负极N分别连接a相、b相和c相的下桥臂，各上桥臂和下桥臂上均设有至少一个开关，通过控制各所述开关的开闭生成所述变流器的状态组合。

6.如权利要求5所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述电容滤波器与所述三相全桥逆变器串联，并设置在所述三相全桥逆变器与所述永磁电机之间。

7.如权利要求5所述的永磁电机转矩控制方法，其特征在于，所述步骤S2中获得k+1时刻的输出的定子电流矢量的方法为：首先确定k+1时刻，各上桥臂和下桥臂上各开关的状态，将开关开启时表示为1，关闭时表示为0，根据开关状态组合和直流电流i_dc计算变流器侧的输出电流矢量i_i：

其中，i_dc是直流电流，S_aP、S_aN、S_bP、S_bN、S_cP和S_cN分别为开关aP、aN、bP、bN、cP和cN的状态，输出电容滤波器上的电压矢量的动力学方程为：

其中，i_s为流经电机定子绕组的电流矢量，v_s是电容滤波器的电压。