[发明专利]一种永磁同步轮毂电机模型预测控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种永磁同步轮毂电机模型预测控制方法，包括：组成轮毂电机系统；合成虚拟矢量，形成混合电压矢量空间；在静止坐标系下建立轮毂电机系统模型；根据当前时刻参考电流及当前时刻的电压、电流，预测下一个时刻的最佳电压矢量及其占空比并输出判断条件；根据判断条件开放不同的通道，将最佳电压矢量及其占空比作为基本电压脉冲模块或虚拟电压脉冲模块的输入，将基本电压脉冲模块或虚拟电压脉冲模块输出的电压脉冲信号输入给轮毂电机系统。通过增加一个控制周期内选择、施加电压矢量的个数来提高稳态性能，并减少了计算负担。

技术领域

本发明属于电动汽车驱动控制技术领域，尤其是涉及一种永磁同步轮毂电机模型预测控制方法及系统。

背景技术

轮毂电机是电动汽车研究的热点，采用轮毂电机的优势在于其外转子直接与轮胎中的轮毂相配合，省掉了齿轮等传动机构，减轻了汽车重量，提高了传动效率，相比其它形式的电动汽车更优越。

轮毂电机驱动系统影响着车辆的动力性和经济性，决定着整车控制性能的好坏。相较于传统的矢量控制、直接转矩控制，模型预测控制消除了矢量控制的电流调节器和PWM模块，通过最小化成本函数而不是直接转矩控制中的启发式开关表来选择电压矢量。此外模型预测控制可以轻松处理多变量控制并考虑各种非线性约束，具有较高的灵活性。但它也存在下述缺点：由于在一个控制周期内仅施加一个电压矢量，它会产生较高的稳态纹波，并且电流谐波会分布在较宽的频率范围内。此外，针对每个逆变器电压矢量评估成本函数，对硬件造成了高计算负担。

申请号为201811035493.7的发明专利公开了一种基于模型预测控制的永磁同步电机直接转矩控制方法，首先利用扩展卡尔曼原理，完成电机驱动系统估计器设计，其次将估计器得到的转矩和磁链值作为反馈值，连同参考给定值传递给电机控制系统控制器，最后通过求解目标函数对应的最优控制问题，完成系统对电机转矩和磁链快速准确的跟踪控制。但是，由于该专利使用了传统的模型预测转矩控制，同样有着上述模型预测控制的缺点。这导致整个轮毂电机系统的稳态性能下降，有着高计算负担。

发明内容

本发明的目的

针对模型预测控制的缺陷，提出了一种永磁同步轮毂电机模型预测控制方法及系统，是改进的模型预测控制方法，通过增加一个控制周期内选择、施加电压矢量的个数来提高稳态性能，并减少了计算负担。

本发明所采用的技术方案

一种永磁同步轮毂电机模型预测控制方法，包括以下步骤：

S01：将多个模块整合组成轮毂电机系统，所述轮毂电机系统输入为电压脉冲信号pulse，输出为当前时刻的电压u_s(k)、电流i_s(k)、转速ω和角度θ；

S02：合成虚拟矢量，形成混合电压矢量空间；

S03：在静止坐标系下建立轮毂电机系统模型；

S04：计算当前时刻参考电流i_s^*(k)；