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申请/专利权人：江苏大学

摘要：本发明公开了一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，涉及电机控制领域，该方法将直接功率控制与模型预测控制相结合，简化了现有的控制集。首先，根据直接功率控制原理，以有功功率与其实际值的偏差为依据，排除掉一半的冗余电压矢量。然后根据各电压矢量对无功功率的影响，进一步简化了候选矢量集。最后使每个周期的预测次数从12次减少为2次，有效降低了控制方法的复杂度。此外，本发明采用虚拟电压矢量来抑制电流谐波；采用功率无差拍原则来计算虚拟电压矢量的占空比，实现了对输出功率的精确控制。本发明在保持系统简单性的同时，有效地降低电流谐波以及输出功率波动，提高了系统稳态性能。

主权项：1.一种低复杂度的双三相永磁同步发电机PMSG模型预测直接功率控制方法，其特征在于，包括如下步骤：1获取双三相PMSG的转子转速ωe和转子位置θe；获取六相定子电流信号isk；2通过获取的转子位置θe对六相静止坐标系下的定子电流isk进行静止坐标变换，得到两相aβ静止坐标系下的定子电流iak和iβk；通过获取的转子转速ωe和转子位置θe，以及转子磁链ψf计算反电势的aβ分量eak和eβk；3根据定子电流aβ分量iak、iβk和反电势aβ分量eak、eβk，计算k时刻的有功功率和无功功率Pk、Qk；4获取直流母线电压Udc并与其给定值Udcref相减，经PI控制器后的输出电流与Udc相乘得到有功功率的给定值Pref；无功功率的给定值Qref等于0；5根据六相变流器的64个基本电压矢量建立12个虚拟电压矢量；6根据有功功率实际值Pk与其给定值Pref的差值ΔP，对12个虚拟电压矢量进行优化，得到两组备选矢量；7根据功率无差拍原则分别计算两组虚拟矢量的占空比，得到预测矢量Vpre；所述步骤7中根据功率无差拍原则计算虚拟矢量的占空比的方法如下： 其中t1、t2和t0分别是两个相邻矢量Vi和Vj和零矢量V0的作用时间；Ts为控制周期，t1+t2+t0＝Ts；sp1、sp2和sp0分别为Vi、Vj和V0作用时有功功率的变化率；sq1、sq2和sq0分别是Vi、Vj和V0作用时无功功率的变化率；sp1、sp2、sp0、sq1、sq2和sq0的计算方法如下： 其中，uiα、uiβ、ujα和ujβ分别是Vi和Vj的αβ分量；eα、eβ和|eαβ|分别是反电势矢量e的αβ分量和幅值；ωe、Ls和Rs分别是电机的电角速度、电感和定子电阻；Pk和Qk是k时刻的有功功率和无功功率；最后，可以得到Vi和Vj的作用时间为： 其中，ΔP＝Pref-Pk，ΔQ＝Qref-Qk；得到的预测矢量Vpre表示为：Vpre＝d1Vi+d2Vj+1-d1-d2V0其中，d1、d2为Vi和Vj的占空比，d1＝t1Ts，d2＝t2Ts；V0表示零矢量v00,v07,v70和v77；8根据k时刻的有功功率和无功功率Pk、Qk，得到k+1时刻的有功功率和无功功率的预测值Pk+1、Qk+1；9根据价值函数寻找出最优矢量Vopt，将其对应的开关状态输入到PWM模块可得到相应的开关信号，用来控制变流器的通断，实现对双三相PMSG的控制。

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