本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)，更具體地說涉及一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，pi-mpc是控制背靠背（btb）變流器饋電pmsg系統(tǒng)的常用解決方法之一，它采用額外的pi控制器生成有功功率參考，以供內(nèi)部功率控制器跟蹤；但是，采用該控制方法需要額外增加一個獨(dú)立的pi控制器，并形成pi控制環(huán)路，為內(nèi)部的mpc控制器提供功率設(shè)定值，然而在pi控制環(huán)路中存在常見的積分飽和問題，容易導(dǎo)致背靠背變流器性能下降。

2、有鑒于此，本申請?jiān)诖嘶A(chǔ)上進(jìn)行深入研究，遂有本案產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，其能夠限制最大功率水平，無需額外的pi控制環(huán)路，避免因pi控制環(huán)路中常見的積分飽和問題導(dǎo)致性能下降。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

3、一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，該永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括并網(wǎng)連接的電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，該控制方法包括如下步驟：

4、s1、獲取每個瞬間的實(shí)際直流母線電壓參考，該實(shí)際直流母線電壓參考的表達(dá)式為：

5、（1），

6、式中，表示直流母線電壓參考，表示達(dá)到的步數(shù)，表示k時刻直流母線電壓實(shí)際值，通過電壓傳感器采樣獲得；

7、s2、為在下一時刻達(dá)到實(shí)際直流母線電壓參考，采用動態(tài)參考模塊生成所述網(wǎng)側(cè)變流器的網(wǎng)側(cè)有功功率參考，該網(wǎng)側(cè)有功功率參考的表達(dá)式為：

8、（2）?，

9、式中，表示所述網(wǎng)側(cè)變流器中網(wǎng)側(cè)電壓的d軸分量，表示所述網(wǎng)側(cè)變流器中的電阻值，表示所述網(wǎng)側(cè)變流器中網(wǎng)側(cè)電阻消耗的功率；為轉(zhuǎn)矩參考；是實(shí)際轉(zhuǎn)速，由速度傳感器采樣獲得；為母線電容參數(shù)，ts為采樣周期；表示電機(jī)和直流鏈路電容器的總功率；

10、求解，得到所述網(wǎng)側(cè)有功功率參考的表達(dá)式為：

11、（3）；

12、s3、通過評估預(yù)定義的成本函數(shù)選擇最佳電壓矢量，該成本函數(shù)為：

13、，

14、式中，是k+2時刻的有功功率，是無功功率權(quán)重系數(shù)，是無功功率參考，是k+2時刻的無功功率，是母線電壓權(quán)重系數(shù)，是k+2時刻的母線電壓；和分別表示有功功率和無功功率的約束；

15、的計(jì)算公式為：，式中，是采樣周期，是母線電容值，是k+1時刻電機(jī)側(cè)開關(guān)信號，是k+1時刻網(wǎng)側(cè)開關(guān)信號；是k+1時刻電機(jī)側(cè)電流，是k+1時刻電網(wǎng)側(cè)電流；

16、s4、通過步驟s3得到和，表示電機(jī)側(cè)代價(jià)函數(shù)和表示改進(jìn)的網(wǎng)側(cè)代價(jià)函數(shù)，然后分別輸出估計(jì)的k+1時刻的電機(jī)側(cè)開關(guān)狀態(tài)給機(jī)側(cè)變流器及估計(jì)的k+1時刻的網(wǎng)側(cè)開關(guān)狀態(tài)給網(wǎng)側(cè)變流器

17、在步驟s2中，所述網(wǎng)側(cè)有功功率參考中加入，該網(wǎng)側(cè)有功功率參考的表達(dá)式為：

18、。

19、步驟s1中，采用動態(tài)參考模塊預(yù)測范圍計(jì)算每個瞬間的實(shí)際直流母線電壓參考，表達(dá)式為，

20、，

21、式中，表示穩(wěn)態(tài)下使用的參考預(yù)測范圍，表示調(diào)節(jié)系數(shù)，表示正整數(shù)集合，表示k時刻的直流母線電壓。

22、采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明具有如下有益效果：

23、1、本發(fā)明通過評估預(yù)定義的成本函數(shù)，由于最大功率的約束也包含在成本函數(shù)中，確保了實(shí)際直流母線電壓參考保持在安全范圍內(nèi)，并避免過大的充電或放電電流，有效防止了直流鏈路電壓的顯著過沖，避免因pi控制環(huán)路中常見的積分飽和問題而導(dǎo)致的性能下降；同時，因采用有功功率和直流鏈路電壓生成適當(dāng)?shù)膮⒖迹薀o需額外的電壓控制環(huán)路。

24、2、本發(fā)明申請采用動態(tài)參考模塊預(yù)測范圍，以計(jì)算每個時刻的實(shí)際直流母線電壓參考，從而通過減少預(yù)測范圍來減少動態(tài)響應(yīng)時間，并確保穩(wěn)態(tài)直流母線電壓的控制性能。

技術(shù)特征：

1.一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，該永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括并網(wǎng)連接的電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，其特征在于，該控制方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，其特征在于：在步驟s2中，所述網(wǎng)側(cè)有功功率參考中加入，該網(wǎng)側(cè)有功功率參考的表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，其特征在于：步驟s1中，采用動態(tài)參考模塊預(yù)測范圍計(jì)算每個瞬間的實(shí)際直流母線電壓參考，表達(dá)式為，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的動態(tài)預(yù)測控制方法，使用于并網(wǎng)連接的電機(jī)側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器，該控制方法通過獲取實(shí)際直流母線電壓參考，然后通過動態(tài)參考模塊生成網(wǎng)側(cè)變流器的網(wǎng)側(cè)有功功率參考，然后通過評估預(yù)定義的成本函數(shù)以獲取最佳電壓矢量。本發(fā)明在網(wǎng)側(cè)變流器中采用動態(tài)參數(shù)模塊產(chǎn)生有功功率參考，無需額外的PI控制器，并且由于該成本函數(shù)中包括有對功率的約束，確保了實(shí)際直流母線電壓參考保持在安全范圍內(nèi)，避免過大的充電或放電電流，也避免因PI控制環(huán)路中常見的積分飽和問題而導(dǎo)致的性能下降。

技術(shù)研發(fā)人員：汪鳳翔,唐瑩,何英杰,黃東曉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9