[发明专利]基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制系统及其方法

摘要

本发明公开了基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制系统及其方法，控制系统在计算电机的最佳工作点时采用预测滚动优化方法；控制系统根据电机的转速差值计算出电机实时转矩，后通过计算此刻工况下的电流、电流角、以及转速，预测下一拍所有开关状态所对应的转矩预测值，根据预测结果输出最优开关信号。相比于传统的矢量弱磁控制，在转折速度以下该方法可以获得更大的输出转矩，同时电机的启动速度更快，动态响应速度更快；当电机状态进入弱磁控制区域，转矩开始下降输出功率逐渐稳定于设定恒定值，比传统方法具有更宽的恒功率运行范围。

主权项

基于转矩预测控制的永磁同步电机弱磁控制系统，其特征在于，控制系统在计算电机的最佳工作点时采用预测滚动优化方法；控制系统根据电机的转速差值计算出电机实时转矩，后通过计算此刻工况下的电流、电流角、以及转速，预测下一拍所有开关状态所对应的转矩预测值，根据预测结果输出最优开关信号；其中，下一周期的转矩预测值通过计算获取，系统滚动优化中采用价值函数为g(min)＝kT·gT+kc·gc+kL·gL，此外，价值函数用于保证系统的收敛性和稳定性；以上各式中，上标k表示当前时刻，则k+1表示下一采样时刻的值；Te表示电磁转矩；P为电机极对数；ψf为永磁磁链；id、iq分别为d、q轴电流分量；Ld、Lq分别为d、q轴电感；gT为转矩误差；gc与gL是与转速相关的价值函数；kT，kc，kL是各自对应的权值系数。