1.一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,执行以下步骤S1‑步骤S11,完成对开关磁阻电机的控制:步骤S1:采集开关磁阻电机在k时刻的数据,包括定子电压、电流、转子的转速以及转子的位置角度;
步骤S2:基于所采集的开关磁阻电机在k时刻的数据,建立磁链模型,获得k时刻的三相磁链值;
步骤S3:参照直接转矩控制扇区判断方法,通过k时刻的三相磁链值做磁链变换,判断其所处扇区,根据直接转矩控制的矢量选择方式,每个扇区有4个待选矢量,分别为使转矩增加磁链增加的矢量、使转矩增加磁链减小的矢量、使转矩减小磁链增加的矢量以及使转矩减小磁链减小的矢量;
步骤S4:将步骤S3所获得的扇区的4个待选矢量分为两类,一类是令磁链增加的矢量,有2个待选矢量;另一类是令磁链减小的矢量,有2个待选矢量;通过磁链滞环信号,判断出磁链需要增加或减少,选出对应的2个待选矢量,将待选矢量所对应的2个电压矢量作为需要遍历的矢量;
步骤S5:将通过PI控制得到的目标转矩值Te,ref通过转矩分配函数,得到k+1时刻的每一相的参考转矩值Tref(k+1);
步骤S6:通过有限元仿真获得转矩与定子电流、转子的位置角度的对应关系,将其绘制为转矩‑电流‑角度表T(i,θ),通过定子电流与转子的位置角度的值查表得到转矩的值;根据k+1时刻的每一相的参考转矩值Tref(k+1)、k+1时刻的每一相角度θ(k+1),并且通过对转矩‑电流‑角度表T(i,θ)使用反查表算法所获得的电流‑转矩‑角度表i(T,θ),得到k+1时刻的每一相的参考电流值iref(k+1);
步骤S7:构建预测模型,用于预测采用某个电压矢量后所对应的k+1时刻的预测电流,将步骤S4选出的2个电压矢量输入预测模型,获得2个电压矢量分别对应的k+1时刻的预测电流值ipre(k+1);
步骤S8:将步骤S7所获得的k+1时刻的预测电流值ipre(k+1)分别与步骤S6所获得的k+1时刻的每一相的参考电流值iref(k+1)进行比较;
步骤S9:针对k+1时刻的预测电流值ipre(k+1)和k+1时刻的每一相的参考电流值iref(k+
1),构建评价函数,选择使评价函数数值最小的预测电流值;
步骤S10:将选定的预测电流值所对应的开关状态,即最优开关状态对应的开关信号发送到三相不对称桥式变换器中;
步骤S11:三相不对称桥式变换器根据所接收的开关信号,对开关磁阻电机进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S2所述的磁链模型如下:‑Bi(k)
ψ(k)=Lqi(k)+[Ldsati(k)+A(1‑e )‑Lqi(k)]f(θ(k))其中ψ(k)为k时刻的磁链,i(k)为k时刻的定子电流,θ(k)为k时刻的转子的位置角度,Lq是未对齐位置的电感,Ldsat是对齐位置的电流im对应的电感值,im是定子绕组中的最大电流,式中的A、B表示为下式:f(θ)表示为下式:
其中Ld是定子电流i小于饱和相电流is时的电感,ψm是i=im时的磁链,Nr是转子极数。
3.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S3所述的磁链变换方法如下式:ψα=ψa‑ψbcos60°‑ψccos60°
ψβ=ψbsin60°‑ψcsin60°
其中ψa,ψb,ψc为三相磁链,|ψs|为合成磁链。
4.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S4中判断磁链需要增加或减少方法为:通过磁链滞环信号,比较给定磁链与合成磁链,如果给定磁链大于合成磁链,代表磁链需要增加,如果给定磁链小于合成磁链,代表磁链需要减小。
5.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S5所述的转矩分配函数如下式:其中θ为转子位置角度,θon为开通角,θoff为关断角,θov为重叠角,tr=2π/Nr,对于12/8相开关磁阻电机,tr=π/4。
6.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S7的具体方法如下:开关磁阻电机的相电压方程表示为:
其中v为相绕组两端电压,i为该相定子绕组电流,R为相绕组电阻,ψ为相磁链;
同时磁链是与定子电流和转子位置角度相关的函数,将上式的磁链进行偏导得到如下方程,表示为:采用一阶前向差分对上式中的di/dt进行近似离散,表示为:其中i(k+1)为k+1时刻的定子电流;
k+1时刻的预测电流如下式:
其中,ω=dθ/dt,v(k)表示为:
v(k)=uVdc
其中Vdc为母线电压,u为开关状态,u在1,0,‑1中选取。
7.根据权利要求1所述的一种带磁链环的开关磁阻电机模型预测电流控制方法,其特征在于,步骤S9所述的评价函数如下式:2
J(Uk+1)=(iref(k+1)‑ipre(k+1))式中,J(Uk+1)表示评价函数。