[发明专利]一种优化矢量选择的感应电机控制方法

说明书

本发明属于感应电机控制技术领域，具体涉及一种优化矢量选择的感应电机控制方法。本发明的矢量遍历表通过两次筛选得到，第一次筛选是将不允许切换到的电压矢量筛掉，第二次则基于参考电压矢量所在扇区进行筛选，筛选出离参考电压矢量所在扇区较近的电压矢量，进而利用该精简后得到的矢量遍历表进行遍历寻优，找到使目标函数最优的电压矢量，并将其作用于逆变器。该方法将每次计算的寻优遍历次数从27次减小到平均不到3次，极大地减少了遍历量，减少了计算量，提高了系统的计算效率，提高了系统的实时性。

技术领域

本发明属于感应电机控制技术领域，具体涉及一种优化矢量选择的感应电机控制方法。

背景技术

世界能源形势日渐紧迫，能源问题已成为世界关注的焦点问题，而提高能源利用率是解决能源问题的重要手段之一。异步电机由于结构简单、维护便利、可靠性高而成为用途最广、需求量最大的电机，因此优异的异步电机控制算法对于提高能源利用率尤为重要。

逆变器作为将直流电源转换为交流电为感应电机供电的重要能量转换设施，是电机控制中不可或缺的重要器件。对于中高压驱动系统来说，两电平逆变器具有耐压值低、开关损耗大等缺点，无法满足中高压驱动系统的使用。与两电平逆变器不同，三电平逆变器具有产生谐波小、电压变换率小、耐压值高的优点，因而在中高压驱动系统中广为使用。

模型预测控制(model predictive control，MPC)是一种基于被控对象模型的最优控制方法，其具有控制简单、灵活且易于处理非线性约束的优点，因而在电机控制领域中广受国内外学者的关注。在电机控制过程中，通过离散化电机模型可以推测出最优电压矢量，再通过遍历法计算设置的目标函数找到与该最优电压矢量最接近的逆变器输出电压状态，对逆变器进行控制来完成电机控制。

传统有限集模型预测控制需要将27个逆变器输出电压矢量均带入目标函数进行遍历寻优，找出下一时刻的最优电压矢量，这种方式计算量大，对于微处理器性能要求高且容易影响控制效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化矢量选择的感应电机控制方法，用以解决传统有限集模型预测控制需要将27个逆变器输出电压矢量均带入目标函数进行遍历寻优造成的计算量大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种优化矢量选择的感应电机控制方法，包括如下步骤：

1)获取当前时刻的电机信息，基于模型预测控制确定下一时刻电机需要的参考电压矢量，并确定参考电压矢量所在扇区；

2)根据当前时刻的逆变器开关状态确定当前时刻逆变器输出的电压矢量，进而结合参考电压矢量所在扇区以及矢量遍历表，确定需遍历电压矢量；

其中，所述矢量遍历表为当前时刻逆变器输出的电压矢量、参考电压矢量所在扇区与需遍历电压矢量之间的关系表，且按照如下方式得到：根据当前时刻逆变器输出的电压矢量筛选出下一时刻允许到达的基本电压矢量，进而从下一时刻允许到达的基本电压矢量中筛选出离参考电压矢量所在扇区较近的至少一个基本电压矢量作为需遍历电压矢量；

3)将需遍历电压矢量输入至设置的用于模型预测控制的目标函数中进行遍历，找到使目标函数最优的电压矢量，并将其作用于逆变器。

上述技术方案的有益效果为：本发明的矢量遍历表通过两次筛选得到，第一次筛选是将不允许切换到的电压矢量筛掉，第二次则基于参考电压矢量所在扇区进行筛选，筛选出离参考电压矢量所在扇区较近的电压矢量，进而利用该精简后得到的矢量遍历表进行遍历寻优，将每次计算的寻优遍历次数从27次减小到平均不到3次，极大地减少了遍历量，减少了计算量，提高了系统的计算效率，提高了系统的实时性。

进一步地，需遍历电压矢量的个数不超过四个。

进一步地，所述扇区总共包括12个扇区，且每个扇区均为30°。