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专利号: 2019100934095
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于扇区划分算法的永磁同步电机多步预测控制方法,其特征在于,包括:合理设置成本函数并得到多步预测下的成本函数的表达式,将成本函数经过矩阵转换转变为一个最小二乘问题,得到理想状态下成本函数的最优解,将理想状态下最优解的3个矢量合成并判断合成矢量所在的扇区,从而减少多步预测的计算量;

具体包括:

首先对表贴式永磁同步电机进行数学模型分析得到同步旋转坐标系下的电压与电流状态方程其中ud与uq分别为定子直轴与交轴电压;id与iq分别为定子直轴与交轴电流;R为定子电阻;ψd与ψq为定子直轴与交轴磁链,ψd=Ldid+ψf,ψq=Lqiq;ψf是永磁体磁链;

根据欧拉公式可以得到电流的微分形式: 因此,k+1周期的电流值可以从第k周期获得到: 式中:

转变成向量形式可以表示为:

xdq(k+1)=A(k)xdq(k)+BUdq(k)+F(k);

设计成本函数g,考虑电流预测值与参考值之间的误差以及前后时刻开关变化产生的开关损耗; idmax与iqmax是d-q轴电流的极限值,仅当预测的电流幅度超过极限值时,成本函数中的f才有效,在这种情况下,成本函数变为无穷大;Δv(l)为前后开关状态之间的开关损耗,λ为权重系数;

得到定子交、直轴电流预测值在滚动时域下的向量形式:xdq(l+1)=Al-k+1(k)xdq(k)+[Al-kBΛ]U′dq(k)+[Al-kF(k)+...+A0F],其中l=k,...,k+N-

1,N为预测步数,将其写为状态方程可以得到:Ydq(k)=Xdq(k)=Γxdq(k)+ΥU′(k)+Π,式中:成本

函数可以写为:

其中:

经过矩阵转换可以将成本函数转变为一个最小二乘式:

J=(U(k)+Q-1Ξ(k))TQ(U(k)+Q-1Ξ(k))+c(k),其中Ξ(k)=((Γxdq(k)-Ω(k))TΥ-λ(Ev(k-1))TS)T,Q=ΥTΥ+λSTS,Γ=[A,A2,...,AN]T,c(k)为一个常数项,仅在采样时刻发生变化时变化;矩阵Q满足对称与正定的性质,所以存在一个可逆的下三角矩阵H满足:HTH=Q,令Uunc(k)=-HQ-1Ξ(k),最后开关的选择可以转变为一个最小二乘问题:多步预测下的最优解即: 令M=-Q-1Ξ(k),M为一个3N行一列的矩阵,令其前三个元素为M(1)、M(2)、M(3),故下一时刻U(k)的理想解为M(1)、M(2)、M(3);令a=[1,0,0],b=[0,1,0],c=[0,0,1],将三个理想解矢量合成:a*M(1)+b*M(2)+c*M(3),可以得到合成矢量所在的扇区;

得到合成矢量所在的扇区,只需遍历组成该扇区的两个开关矢量与零矢量,从中选择使成本函数最小的开关状态,该状态便是下一时刻采用的开关状态。

2.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现权利要求1所述方法的步骤。

3.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现权利要求1所述方法的步骤。

4.一种处理器,其特征在于,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行权利要求1所述的方法。