[发明专利]一种基于事件触发的永磁同步电机模型预测的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于事件触发的永磁同步电机模型预测的控制方法，采用的事件触发机制将永磁同步电机当前状态值与上一次进行模型预测控制时的电机状态值作比较，当两者之差满足设计的事件触发条件时，才会将当前时刻电机状态采样值传输给模型预测控制器从而更新控制器输出，若事件触发条件未满足，则沿用上一次进行模型预测控制时获得的控制器输出，逆变器的开关状态保持不变；相比于每个控制周期都会进行一次模型预测控制，因此会产生较大的运算量，并且频繁的逆变器开关动作也会导致不必要的开关损耗，采用事件触发控制则可以在兼顾永磁同步电机性能与稳定性的同时，减少模型预测控制的运算量以及逆变器的开关损耗。

技术领域

本发明属于永磁同步电机模型预测控制技术领域，具体涉及一种基于事件触发的永磁同步电机模型预测的控制方法。

背景技术

永磁同步电机是一个具有非线性、强耦合、多变量的复杂系统，因其具有的高效率、高功率密度、高转矩电流比、宽调速范围等优点而被广泛应用于工业应用中。

模型预测控制因其易实现多目标协同控制，动态性能好的优点被广泛研究。模型预测控制的基本原理是在每个控制周期内，通过已知的预测模型对被控对象的未来状态进行一定的预测，然后根据性能指标最优的原则获得最优的控制输出。永磁同步电机的模型预测控制可以分为连续控制集的模型预测控制和有限控制集的模型预测控制。其中，有限控制集的模型预测控制通过遍历有限控制集中所有电压矢量，比较对应的代价函数值来选取最优的电压矢量对应的开关动作作用于逆变器。但是，在电机运行的过程中，有些时刻是不需要进行模型预测控制的，而只需维持上一时刻的逆变器开关动作即可。这样不仅可以减少运算量，还可以减少由于逆变器开关动作变化带来的逆变器开关损耗。

事件触发控制不同于传统的时间触发控制，其控制任务只有在特定的事件发生后才会被执行。事件触发的控制包含两部分：一部分是根据采样得到的系统状态与系统输出计算系统输入，另一部分是决策何时对系统进行采样与系统状态更新的事件触发机制。当系统性能指标或者稳定性未达到要求时，传感器才会进行采样并将信号传输给控制器控制信号的更新。因此，事件触发控制可以减少计算的压力，并避免由于频繁的控制信号更新导致的物理系统中的元器件的损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于事件触发的永磁同步电机模型预测的控制方法，其目的在于，利用事件触发机制，来减少永磁同步电机在使用有限控制集模型预测控制时一些不必要的控制决策，以此减少运算量和频繁的开关动作导致的逆变器开关损耗。

一种基于事件触发的永磁同步电机模型预测的控制方法，包括如下步骤：

S100：建立永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型：

其中，i_d，i_q分别表示永磁同步电机的d轴电流和q轴电流；u_d、u_q是永磁同步电机数学模型的系统输入，分别是电机的d轴电压和q轴电压；R_s，L_d，L_q，Ψ_f是永磁同步电机的系统参数，分别是电机的定子电阻，定子d轴电感，定子q轴电感和转子永磁体磁链；ω_e是电机的转子电角速度；t表示时间；

S200：判断永磁同步电机是否采用有限控制集模型预测控制，具体按照如下步骤实施：

S2001:将电角速度均匀划分为若干个电角速度区域；

若当前时刻电机转子电角速度ω_e处于某个电角速度区域中，将电机电角速度ω_e转换为额定电角速度值ω_s，额定电角速度值ω_s为对应电角速度区域的电角速度上限值与下限值的平均值；