一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114598221A(43)申请公布日2022.06.07(21)申请号202210437241.7(22)申请日2022.04.24(71)申请人中国矿业大学地址221000江苏省徐州市大学路1号(72)发明人张辉郭涛王剑徐晓明(74)专利代理机构徐州先卓知识产权代理事务所(普通合伙)32555专利代理师陈俊杰(51)Int.Cl.H02P21/22(2016.01)H02P21/00(2016.01)H02P25/024(2016.01)H02P27/08(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图9页(54)发明名称一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置(57)摘要本发明公开了一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置，所述方法包括：以占空比模型预测控制作为调制方式构建驱动系统；采用多位置耦合采样法进行系统相电流重构；根据最小采样时间，得出调制方式为占空比模型预测时的重构盲区；所述重构盲区主要包括低调制盲区和过调制盲区；消除重构盲区，实现基于占空比模型预测控制的相电流重构方法。本发明改进占空比模型预测控制算法减小了计算量，通过多位置耦合采样法以及优化两种零电压矢量作用时间，实现了良好的重构效果。CN114598221ACN114598221A权利要求书1/2页1.一种基于占空比模型预测算法的相电流重构方法，其特征在于，该方法包括：以占空比模型预测控制作为调制方式构建驱动系统；采用多位置耦合采样法进行系统相电流重构；根据最小采样时间，得出调制方式为占空比模型预测时的重构盲区；所述重构盲区包括低调制盲区和过调制盲区；消除重构盲区，实现基于占空比模型预测控制的相电流重构方法。2.根据权利要求1所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述占空比模型预测控制，包括：建立永磁同步电机在静止坐标系下的预测定子电流模型；利用下一时刻的参考电流和预测定子电流模型得到参考电压矢量的角度，通过参考电压矢量的角度选取最优电压矢量；根据下一时刻的参考电流矢量和预测电流矢量关系，得到其矢量三角形，借助余弦定理计算最优有效电压矢量作用时间。3.根据权利要求2所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述最优有效电压矢量作用时间为：k+1式中，λ为与参考电压矢量成正比的矢量值，为k时刻作用的有效电压矢量u4，LS为k+1同步电感，θn为有效电压矢量u4与λ之间的夹角。4.根据权利要求1所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述低调制区域的重构盲区为有效电压矢量作用时间小于2倍的最小采样时间所造成的重构盲区；所述过调制区域的重构盲区为零电压矢量作用时间小于2倍的最小采样时间所造成的重构盲区。5.根据权利要求4所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述消除重构盲区，包括：利用两种零电压矢量的相互配合，消除低调制区域和部分过调制区域的重构盲区；选择合适的脉宽调制周期，将过调制区域的重构盲区排除在线性调制区外。6.根据权利要求5所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述利用两种零矢量的相互配合，消除低调制区域和部分过调制区域的重构盲区；具体包括：每个周期的零电压矢量由U0(000)和U7(111)共同作用完成，零电压矢量U7(111)的作用时间T7＞最小采样时间Tmin，每一个周期的作用矢量由2种零电压矢量和1种有效电压矢量组成；根据零电压矢量作用的总时间能否使零电压矢量U0(000)的作用时间T0和零电压矢量U7(111)的作用时间T7同时符合采样要求，将整个线性调制区划分为双零矢量区域、单零矢量区域；根据划分的调制区域选取可用电压矢量：2CN114598221A权利要求书2/2页当处于双零矢量区域时，可用的两个矢量为U0(000)和U7(111)；当处于单零矢量区域时，可用的两个矢量为U7(111)和有效电压矢量Ui；当处于重构盲区时，无可用矢量。7.根据权利要求5所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述选择合适的脉宽调制周期，将过调制区域的重构盲区排除在线性调制区外，具体包括：令时间TM大于最小持续时间Tmin，根据平面几何知识，时间TM为：TM＞Tmin式中，TM为空间电压矢量在过调制区最大作用时间与线性调制区最大作用时间之差；最小持续时间Tmin与PWM开关周期Ts的关系为：选择合适的PWM开关周期Ts，在整个线性调制区域进行相电流重构。8.根据权利要求1所述的基于占空比模型预测控制的相电流重构方法，其特征在于，所述方法还包括:通过建立永磁同步电机k+1时刻定子电流预测值的增量模型，得出对齐采样点的电流预测值，来减少永磁同步电机相电流重构误差；所k+1时