[发明专利]一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器

权利要求书

1.一种无轴承永磁薄片电机模型预测控制器，由转矩预测控制系统(21)和悬浮力预测控制系统(41)组成，其特征是：转矩预测控制系统(2)包括转矩子系统预测控制器(11)以及依次串联的PI控制器(26)、代价函数计算模块(23)、代价函数在线寻优模块(24)和第一电压型逆变器(25)，悬浮力预测控制系统(41)包括悬浮力子系统预测控制器(31)以及依次串联的悬浮力电压参考发生器(44)、SVPWM调制模块(45)和第二电压型逆变器(46)，第一、第二电压型逆变器(25、46)的输出端连接无轴承永磁薄片电机；

电机的转矩绕组相电压u_1a,u_1b、相电流i_1a,i_1b、转子角度θ和角速度ω共同输入转矩子系统预测控制器(11)，转矩子系统预测控制器(11)输出k+2时刻的转矩磁链预测值ψ_s1(k+2)、转矩预测值T_e(k+2)、转矩绕组磁链相位角λ₁(k+2)以及k+1时刻的α-β坐标系下的转矩绕组电流i_1α(k+1),i_1β(k+1)；

所述的转矩子系统预测控制器(11)输出端分别连接所述的代价函数计算模块(23)和悬浮力子系统预测控制器(31)，所述的转矩磁链预测值ψ_s1(k+2)和转矩预测值T_e(k+2)作为代价函数计算模块(23)的第一和第二个输入，转矩指令值T_e^*和转矩磁链指令值ψ_s1^*作为代价函数计算模块(23)的第三和第四个输入，代价函数计算模块(23)输出8个代价函数值m，经代价函数寻优模块(24)评估出最优开关状态并输入第一电压型逆变器(25)；

所述的转矩磁链预测值ψ_s1(k+2)、转矩绕组磁链相位角λ₁(k+2)、转矩绕组电流i_1α(k+1),i_1β(k+1)作为悬浮力子系统预测控制器(31)的第一至第四个输入，悬浮绕组相电压u_2a,u_2b和相电流i_2a,i_2b作为悬浮力子系统预测控制器(31)的第五至第八个输入，

所述的悬浮力子系统预测控制器(31)输出k+2时刻的α-β坐标系下的预测悬浮力F_α(k+2),F_β(k+2)、k+2时刻的合成气隙磁链ψ_m(k+2)及其相位角μ(k+2)，以及k+1时刻的α-β坐标系下的转矩绕组电流i_1α(k+1),i_1β(k+1)；

所述的合成气隙磁链ψ_m(k+2)及其相位角μ(k+2)以及转矩绕组电流i_1α(k+1),i_1β(k+1)这四个参数作为悬浮力电压参考发生器(44)的第一至第四个输入；

电机的悬浮力指令值F_α^*和所述的预测悬浮力F_α(k+2)做差悬浮力比较值△F_α，悬浮力指令值F_β^*和所述的预测悬浮力F_β(k+2)做差得悬浮力比较值△F_β，悬浮力比较值△F_α,△F_β作为悬浮力电压参考发生器(44)的第五和第六个输入，悬浮力电压参考发生器(44)得到悬浮绕组相电压指令值u_2α^*,u_2β^*并输入SVPWM调制模块(45)。