阅读说明：本技术 一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质 (Motor model prediction current control method and device, electronic equipment and medium ) 是由 张晓光 程昱 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本说明书一个或多个实施例提供一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质,该方法通过快速矢量选择的方式在得出参考电压矢量所处的扇区后根据就近原则从非零电压矢量中选择最优电压矢量,并为每个逆变器桥臂均配置死区,根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量,解决了死区电压矢量等效的零矢量以及待选矢量中的零矢量产生的高幅值共模电压对电机寿命的影响,并且将死区电压矢量持续时间作为变量进行优化,提升控制效果。(One or more embodiments of the present disclosure provide a method and an apparatus for controlling a motor model prediction current, an electronic device, and a medium, where the method selects an optimal voltage vector from non-zero voltage vectors according to a principle of proximity after obtaining a sector where a reference voltage vector is located by means of rapid vector selection, configures a dead zone for each inverter bridge arm, obtains a dead zone voltage vector according to a current direction of a three-phase current of a motor, solves an influence of a high-amplitude common mode voltage generated by a zero vector equivalent to the dead zone voltage vector and a zero vector in a vector to be selected on a life of the motor, and optimizes a duration of the dead zone voltage vector as a variable, thereby improving a control effect.)

一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及技术领域，尤其涉及一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质。

背景技术

在交流电机调速系统的控制策略中，最成熟的是矢量控制。矢量控制方法中，外环控制转速，内环控制电流。首先通过编码器采集转子位置角以及霍尔测量的定子电流，再通过坐标变换将三相静止坐标系转化为两相旋转坐标系，然后通过电压空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)技术作用于逆变器控制电机。矢量控制有良好的稳态效果，但动态效果一般，有三个PI调节器，这加大了系统调节难度。模型预测控制技术(Model Predictive control，MPC)，其主要思想是对控制对象的数学模型进行离散化，通过离散化后的预测模型，来预测控制变量未来时刻的变化，根据预先设定好的价值函数，选择对控制对象最优的操作。模型预测控制由于其控制算法结构简单，动态效果好，适用性强等优点，而被广泛应用于各种工业领域。

但是，由于逆变器应用中死区效应的存在，使得下一时刻理想的逆变器开关状态与实际作用于电机的开关状态之间存在误差，对控制精度产生影响。同时，在实际系统中，逆变器会有共模电压的存在，这会在电机转轴上感应出较大轴电压，并形成轴承电流，加速电机老化，减少了电机使用寿命。在传统模型预测电流控制(MPCC)方法中，逆变器在零矢量作用下会产生高幅值的共模电压。因此，死区的存在，以及待选矢量中零矢量的作用，均会导致高幅值的共模电压的存在，影响电机使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质，以解决死区的存在，以及待选矢量中零矢量的作用，均会导致高幅值的共模电压的存在，影响电机使用寿命的问题。该方法通过快速矢量选择的方式在得出参考电压矢量所处的扇区后根据就近原则从非零电压矢量中选择最优电压矢量，并为每个逆变器桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量，解决了死区电压矢量等效的零矢量以及待选矢量中的零矢量产生的高幅值共模电压对电机寿命的影响，并且将死区电压矢量持续时间作为变量进行优化，提升控制效果。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了：

一种电机模型预测电流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，采集k时刻的实际电流以及两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流；

S2，根据所述实际电流以及所述两个旋转轴的参考电流计算得到两个旋转轴的参考电压矢量；

将由非零电压矢量组成的电压矢量平面平分为若干个扇区，根据所述参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则得到最优电压矢量；

在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量；

S3，将所述死区电压矢量与所述最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，并由逆变器作用于电机；

返回步骤S1，并在步骤S1中用k+1时刻代替k时刻。

进一步地，在步骤S1中，所述采集k时刻的实际电流包括：采集k时刻经过延时补偿的实际电流；所述采集k时刻经过延时补偿的实际电流包括：采集k时刻的实际电流，所述实际电流再经过一拍延时补偿，得到经过一拍延时补偿后的k时刻的实际电流。

进一步地，在步骤S2中，所述非零电压矢量有6个，分别为U1(100)、U2(110)、U3(010)、U4(011)、U5(001)以及U6(100)；

所述将由非零电压矢量组成的电压矢量平面平分为若干个扇区中的若干个扇区为12个扇区；

所述根据参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则得到最优电压矢量包括：根据所述两个旋转轴的参考电压矢量计算得到所述两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区，根据就近原则分别选择出与所述两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区的夹角小于预设阈值的非零电压矢量作为最优电压矢量；

所述预设阈值为30°。

进一步地，在步骤S2中，所述根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量包括：将两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流通过坐标变换转换为三相静止坐标系中的三相参考电流，根据所述三相参考电流的流向得到死区电压矢量。

进一步地，在步骤S2还包括：S21，在预设的死区持续时间内，根据所述最优电压矢量和所述死区电压矢量得到实际作用于电机的电压矢量。

进一步地，在步骤S21之后还包括：步骤S22，将所述参考电压矢量与所述最优电压矢量之间的电压误差同所述参考电压矢量与所述实际作用于电机的电压矢量之间的电压误差进行比较，根据比较结果结合所述参考电压所处的扇区将所述死区电压矢量分为第一组和第二组；所述第一组对传统模型预测电流控制方法(MPCC)有促进作用，所述第二组对所述MPCC有削弱作用，所述第一组的死区电压矢量的死区持续时间根据预设公式计算得到，所述第二组的死区电压矢量的死区持续时间设置为预设的固定值，所述固定值为2.5微秒，根据所述第一组的死区电压矢量的死区持续时间以及所述第二组的死区电压矢量的死区持续时间计算所述死区电压矢量的占空比。

进一步地，在步骤S3中，所述将所述死区电压矢量与所述最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，并由逆变器作用于电机包括：

根据所述死区电压矢量的占空比将所述死区电压矢量与所述最优电压矢量结合作用于逆变器，并由逆变器作用于电机。

一种电机模型预测电流控制装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集k时刻的实际电流以及两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流；

数据处理模块，用于根据所述实际电流以及所述两个旋转轴的参考电流计算得到两个旋转轴的参考电压矢量；将由非零电压矢量组成的电压矢量平面平分为若干个扇区，根据所述参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则得到最优电压矢量；在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量；

执行模块，用于将所述死区电压矢量与所述最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，并由逆变器作用于电机。

一种电子设备，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如上述实施例所述的方法。

一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的方法。

本发明的技术效果：

从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质，具体来说是基于死区电压矢量的永磁同步电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及非暂态计算机可读存储介质，通过快速矢量选择的方式根据参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则从非零矢量中选出最优电压矢量，通过快速矢量选择的方式获取最优电压矢量避免了在每个周期中枚举八个待选矢量，减小了计算量，在最优电压矢量的确定过程中，将两个零矢量从待选矢量中排除，即待选矢量只包括留个非零电压矢量，避免了所选最优电压矢量为零矢量时造成的高幅值的共模电压；在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量，由于电机三相电流的流向不会同时大于零或者小于零，因此，死区持续时间内，死区电压矢量不会再出现零矢量的情况；将得到的死区电压矢量与最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，也就是将死区电压矢量的作用时间作为一个变量来进行优化，充分利用了存在于控制周期中的死区电压矢量，提升了传统模型预测电流控制(MPCC)方法的电流控制性能，并且改变了传统模型预测电流控制(MPCC)方法的死区配置方式，减小了共模电压峰值，克服了死区电压矢量等效的零矢量以及待选矢量中的零矢量产生的高幅值共模电压的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书的一个实施例示出的电机模型预测电流控制方法的流程示意图。

图2为本说明书的一个优选实施例示出的电机模型预测电流控制方法的流程示意图。

图3为本说明书的一个实施例示出的非零电压矢量所在平面被平分成6个扇区空间排布示意图。

图4为本说明书的一个实施例示出的非零电压矢量所在平面被平分成12个扇区的空间排布示意图。

图5(a)为本说明书的一个实施例示出的逆变器在第k-1周期的开关状态示意图。

图5(b)为本说明书的一个实施例示出的逆变器在第k周期的开关状态示意图。

图6(a)～(f)为死区电压矢量与所选电压矢量为U₁(100)的矢量图；(a)死区电压矢量为U₂(110)；(b)死区电压矢量为U₃(010)；(c)死区电压矢量为U₄(011)；(d)死区电压矢量为U₅(001)；(e)死区电压矢量为U₆(101)；(f)死区电压矢量为U₀(000)。

图7为本说明书的一个整体实施例示出的电机模型预测电流控制方法的流程示意图；

图8为本说明书的一个实施例示出的电机预测电流控制装置的框图；

图9为本说明书的一个实施例示出的电子设备硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明所述的一种电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质针对传统模型预测电流控制方法(predictive current control,MPCC)的死区效应以及零矢量造成的高幅值的共模电压问题，对电机模型预测电流控制方法和装置、电子设备及介质进行了针对性的改进，体现在电机模型预测电流控制方法上包括本发明所述的三个步骤：S1，数据采集步骤；S2，数据处理步骤；S3，执行步骤。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，图1为本发明电机模型预测电流控制方法的流程示意图，电机模型预测电流控制方法是根据本时刻的电机实际采样电流来预测下一时刻的电流值，具体地，首先通过步骤S1，采集k时刻的实际电流以及两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流；然后通过步骤S2对采集到数据进行处理，具体为根据实际电流以及两个旋转轴的参考电流计算得到两个旋转轴的参考电压矢量；将由非零电压矢量组成的电压矢量平面平分为若干个扇区，根据参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则得到最优电压矢量；在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量；最后通过步骤S3按照预设程序执行步骤S2数据处理后的结果，具体为将步骤S2中得到的死区电压矢量与最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，并由逆变器作用于电机；返回步骤S1，并在步骤S1中用k+1时刻代替k时刻并继续执行S2、S3步骤直至电机停止运转。

具体地，优选实施例如图2所示，在该实施例中，步骤S1中的采集k时刻的实际电流为在采集k时刻的实际电流时经过一拍延时补偿，得到经过一拍延时补偿后的k时刻的实际电流。这是由于模型预测电流控制方法是根据本时刻的电机实际采样电流(设为i_d(k)和i_q(k))，来预测下一时刻的电流值(设为i_d ^p(k+1)和i_q ^p(k+1))，然而，由于在实际的硬件系统中存在延时，本时刻预测得到的，应该在下一时刻施加的电压矢量，会滞后一个周期才会施加在电机上。因此，在系统中，对电机的实际采样电流做处理，将本时刻的采样电流，进行一拍延时补偿，得到的电流i_d(k+1)和i_q(k+1)用于替换未经延时补偿的本时刻的实际电流i_d(k)和i_q(k)。一拍延时补偿，实质上是对本时刻的采样电流进行了处理(采样电流的流向与逆变器的开关状态是有特定对应关系的，例如1代表桥臂的上桥导通，0代表桥臂的下桥导通，采样电流的流向为正，则流向电机，下桥导通，该相桥臂的逆变器的开关状态为0；采样电流的流向为负，则流向逆变器，上桥导通，该相桥臂的逆变器的开关状态为1，例如当采样电流i_A<0，i_B>0，i_C<0时，对应的A相桥臂的逆变器的开关状态为1，对应的B相桥臂的逆变器的开关状态为0，对应的C相桥臂的逆变器的开关状态为1，所以此时逆变器的开关状态为101，与矢量U₆(101)相同)，以减小下一时刻理想的逆变器开关状态与实际作用于电机的开关状态之间的误差，提高逆变器的控制精度。

具体地，在该实施例中，当非零电压矢量中的一个作用于电机，会产生相应的实际电流值，这一电流值，即可认为是电机实际电流。模型预测电流控制的本质，是为了通过本时刻的实际电流，选择一个合适的非零电压矢量，使得这个非零电压矢量作用于电机时，产生的下一时刻的实际电流，与参考电流值(

和)误差最小。具体地，两个旋转轴的参考电流值是通过在操作装置中输入预设的电机转速，该预设的电机转速小于等于电机的转速阈值，该预设的电机转速与电机本时刻实际转速(刚开始实际转速为零)做差，这一差值经过一个PI调节器，即可得到d轴参考电流(i_d ^*)和q轴参考电流(i_q ^*)。

具体地，如图2所示，在该实施例中，在步骤S2中，用k时刻经过一拍延时补偿后采集到的实际电流值i_d(k+1)和i_q(k+1)代替公式(1)中的未经延时补偿的dq轴电流值i_d(k)和i_q(k)，以及用d轴参考电流(i_d ^*)和q轴参考电流

代替公式(1)中的i_d(k)和i_q(k)，可得到两个旋转轴的参考电压矢量u_d(k+1)和u_q(k+1)，公式(1)如下所示：

式中，u_d(k+1)和u_q(k+1)表示下一时刻将要施加的逆变器电压矢量；i_d(k)和i_q(k)为当前时刻dq轴电流值用经过一拍延时补偿后得到的实际电流值i_d(k+1)和i_q(k+1)代替，R为定子电阻，ω_e代表电机转速，由于表贴式永磁同步电机(Surface Permanent MagneticSynchronized Motor,SPMSM)dq轴同步电感相等，因此，L＝L_d＝L_q。

具体地，在该实施例中的步骤S2中，将两个零矢量(U₀(000)和U₇(111))从待选电压矢量中排除，即待选矢量只包括六个非零电压矢量。这样，就避免了所选最优电压矢量为零矢量时造成的高幅值共模电压。共模电压为逆变器输出端中性点对地的电压值，高频的共模电压会形成轴承电流，加速电机的轴承老化，降低电机的使用寿命。共模电压与逆变器三相桥臂的开关状态有关，具体地，逆变器电压矢量对应的开关状态与共模电压如表1所示：

表1

由表1可知，当逆变器电压矢量为零矢量时，逆变器产生的共模电压最大，幅值为U_dc/2。因此，死区持续时间内等效出的零矢量(例如，以图5(a)、图5(b)为例，图5(a)中表示的是A相桥臂的上桥IGBT(S₁)导通，B相桥臂的上桥IGBT(S₃)导通，C相桥臂的下桥IGBT(S₆)导通，图5(b中表示的是A相桥臂的上桥IGBT(S₁)导通，B相桥臂的上桥IGBT(S₃)导通，C相桥臂的上桥IGBT(S₅)导通，此处假设的是AB相在第k与k-1周期内开关状态均为1，且C相在第k与k-1周期内，开关状态不同，配置了死区，且C相桥臂电流为负，即C相开关状态等效为1，则此情况下的死区时间内，逆变器ABC三相开关状态为111，即等效为零矢量)以及待选矢量中的零矢量，均会造成幅值U_dc/2的共模电压。因此，通过在逆变器的三相桥臂中均设置死区，避免了死区持续时间内等效出零矢量，并且在待选电压矢量中将零矢量排除，保证了最优电压矢量为非零矢量，避免了高幅值共模电压的出现，延长电机使用寿命。

具体地，在该实施例中的步骤S2中，非零电压矢量有6个，分别为U₁(100)、U₂(110)、U₃(010)、U₄(011)、U₅(001)以及U₆(100)。非零电压矢量的空间排布如图3所示，将电压矢量平面平分成6个扇区，为了进一步地确定最优电压矢量，将平分成6个扇区的非零电压矢量平面进一步平分成如图4所示的12个扇区，12个扇区中的每一个扇区对应一个唯一的最优电压矢量。具体地，通过快速矢量选择的方法确定最优电压矢量。快速矢量选择的原则是：选择距离参考电压矢量最近的一个非零待选电压矢量，即为最优电压矢量。具体地，在得到参考电压矢量之后，根据公式(2)和(3)计算其相角：

在得到参考电压矢量相角θ_ref后，便可判断出其所处扇区，如图2所示，在步骤S2中，根据就近原则，分别选择出与两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区的夹角小于30°的非零电压矢量作为最优电压矢量，具体地，与两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区的夹角小于30°的非零电压矢量分别只有一个，即每个参考电压矢量所处的扇区对应的唯一的非零电压矢量，也即对应唯一的最优电压矢量，避免了所选最优电压矢量为零矢量时造成的高幅值共模电压影响电机使用寿命。具体地，零矢量表示两种情况,一种是上桥IGBT全部开通，下桥IGBT全部关断，即如图5(a)、图5(b)所示的S₁、S₃、S₅均为1；另一种是下桥IGBT全开通，上桥IGBT全关断，即S₁、S₃、S₅均为0。例如，U₀(000)和U₇(111)为零矢量。逆变器电压矢量不能为零矢量。

在上述实施例中，例如：若是参考电压矢量在扇区1中，则根据就近原则，从非零电压矢量U1～U6中选出的最优电压矢量为U₁(100)；若是参考电压矢量位于扇区12，最优电压矢量同样为U₁(100)；而当参考电压矢量位于扇区2，则最优电压矢量为U₂(110)。

具体地，在该实施例中，如图2所示，在步骤S2中，在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，配置死区，即C相桥臂的上下两个IGBT(S₅和S₆)在死区时间内全都关断，由于电机的采样电流存在谐波，因此在相电流过零点时，电流的流向会受到影响，因此使用三相参考电流来进行电流流向判断。如图3所示，将两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流i_q ^*,i_d ^*通过程序设定的坐标变换转换为三相静止坐标系中的三相参考电流i_A，i_B，i_C，根据所述三相参考电流的流向得到死区电压矢量。

根据参考电流流向判别的死区电压矢量如表2所示：

表2

参考相电流流向	死区电压矢量
		i<sub>A</sub>＜0，i<sub>B</sub>＞0，i<sub>C</sub>＞0	U<sub>1</sub>(100)
i<sub>A</sub>＜0，i<sub>B</sub>＜0，i<sub>C</sub>＞0	U<sub>2</sub>(110)
		i<sub>A</sub>＞0，i<sub>B</sub>＜0，i<sub>C</sub>＞0	U<sub>3</sub>(010)
i<sub>A</sub>＞0，i<sub>B</sub>＜0，i<sub>C</sub>＜0	U<sub>4</sub>(011)
		i<sub>A</sub>＞0，i<sub>B</sub>＞0，i<sub>C</sub>＜0	U<sub>5</sub>(001)
i<sub>A</sub>＜0，i<sub>B</sub>＞0，i<sub>C</sub>＜0	U<sub>6</sub>(101)

如表2所示，死区电压矢量中不再有零矢量，死区电压矢量和通过快速矢量选择的方法选择的最优电压矢量都不会是零矢量，由此减小了MPCC方法的共模电压的幅值，对于延长电机的使用寿命有积极作用。

具体地，如图2所示，在该实施例中的步骤S21中，在预设的死区持续时间内，根据最优电压矢量和死区电压矢量得到实际作用于电机的电压矢量，即当死区被配置在控制周期中，死区电压矢量存在时，实际作用于电机的电压矢量则是所选的最优电压矢量与死区电压矢量的组合。二者的组合作用如公式(4)所示：

式中，u_d ^r与u_q ^r代表实际作用于电机的电压矢量，u_dopt与u_qopt为最优电压矢量，U_d(deadtime)与U_q(deadtime)表示死区电压矢量，t_d代表死区持续时间。

具体地，为了分析死区电压矢量对传统MPCC方法的具体影响，假设在一个控制周期中，选择的最优电压矢量为U₁(100)，并且死区存在于此控制周期中，以矢量图的形式来分析这一情况下，死区电压矢量对MPCC方法的具体影响，如图6(a)所示，例如，假设选出的最优电压矢量为U₁(100)，并且假设在这一控制周期内，死区电压矢量为U₂(110)。因此，在这一控制周期内，实际作用于电机的电压矢量由所选最优电压矢量U₁(100)以及死区电压矢量U₂(110)组成。在图6(a)～(f)中的矢量图中，ΔU_opt代表参考电压矢量U_ref与最优电压矢量之间的电压误差，而ΔU^r表示参考电压矢量与实际作用的电压矢量之间的电压误差。如图6(a)所示，当死区电压矢量为U₂(110)时，ΔU^r小于ΔU_opt。这表明死区电压矢量与所选最优电压矢量组合作用于电机的控制精度，要优于所选最优矢量单独作用于电机的控制精度并且表明死区电压矢量的存在，可以提升MPCC方法的控制效果。同理，如图6(b)，(c)，(f)所示，当死区电压矢量为U₃(010)、U₄(011)和U₀(000)时，也可以得到这些死区电压矢量能够提升MPCC方法控制效果的结论。

然而，如图6(d)和图6(e)所示，当死区电压矢量为U₅(001)和U₆(101)时，则会得到与图6(a)、(b)、(c)、(f)不同的结果。在图6(d)和(e)中，ΔU^r明显大于ΔU_opt，这表明了死区电压矢量U₅(001)和U₆(101)的存在，降低了MPCC方法的控制精度，削弱了MPCC的控制性能。因此，当所选最优矢量为U₁(100)时，不同的死区电压矢量可能会提升MPCC方法的控制精度，也可能会削弱MPCC方法的控制精度。然而，由于对MPCC方法控制精度有提升作用的死区电压矢量占大多数，因此，总的来说，死区电压矢量的存在，对MPCC方法的控制性能有提升作用，即配置死区，能够提升MPCC方法的电流控制效果。

在上述实施例中，当MPCC方法的控制周期中配置死区时，会导致控制周期中存在死区电压矢量，合适的死区电压矢量能够提升传统MPCC方法的控制精度，而死区电压矢量等效的零矢量以及待选电压矢量中的零矢量，均会导致高幅值共模电压的存在，本发明将死区电压矢量的作用时间作为一个变量进行优化，充分利用了存在于控制周期中的死区电压矢量，提升了传统MPCC方法的电流控制性能，并且改变了传统MPCC方法的死区配置方式，减小了共模电压峰值，克服了死区电压矢量等效的零矢量以及待选矢量中的零矢量产生了高幅值共模电压的影响。

具体地，在该实施例中，如图2所示的步骤S22中，将死区电压矢量的作用时间作为一个变量进行优化的具体实现方案如下：

将非零电压矢量平面平均分成12个扇区，根据参考电压矢量相角θ_ref得到的参考电压矢量所处的扇区，从而得到参考电压矢量所处的扇区对应的唯一的最优电压矢量，将参考电压矢量与最优电压矢量之间的电压误差同参考电压矢量与实际作用于电机的电压矢量之间的电压误差进行比较，根据比较结果结合参考电压矢量所处的扇区将死区电压矢量分为第一组和第二组，这里记为A组和B组，本发明对分组的标记不做具体限定，在相应的参考电压矢量所处的扇区内，A组中的死区电压矢量对MPCC方法控制精度有提升作用，B组中的死区电压矢量对MPCC方法控制精度有削弱作用，具体不同扇区的死区电压矢量分组如表3所示：

表3

扇区	死区时间可变化(A组)	死区时间固定(B组)
			1	U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)
2	U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)	U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)
			3	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)
4	U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>6</sub>(101)
			5	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)
6	U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)
			7	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)	U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)
8	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>5</sub>(001)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)
			9	U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>6</sub>(101)
10	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)，U<sub>6</sub>(101)	U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)
			11	U<sub>3</sub>(010)，U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)
12	U<sub>1</sub>(100)，U<sub>2</sub>(110)，U<sub>3</sub>(010)	U<sub>4</sub>(011)，U<sub>5</sub>(001)

而对于死区持续时间，即死区电压矢量作用时间的确定，同样分为两类，在表3中，A组的死区电压矢量，其持续时间作为变量处理，通过电流无差拍的方式计算得到，具体计算如公式(5)所示：

公式(5)中：x_d＝[i_d ^*-i_d(k)-S_{d_deadtime}[](S_{d_opt}-S_{d_deadtime}())]，x_q＝[i_q ^*-i_q(k)-S_{q_deadtime}[](S_{q_opt}-S_{q_deadtime}())]。

公式(5)中，S_{d_opt}，S_{q_opt}，和S_{d_deadtime}，S_{q_deadtime}分别表示所选电压矢量与死区电压矢量的电流斜率，如公式(6)、(7)所示：

而对于B组中的死区电压矢量，由于其在参考电压矢量扇区确定后，对MPCC方法的控制精度起削弱作用。因此B组的死区电压矢量作用时间则固定为2.5微秒。

在该实施例中，如图2所示，在步骤S3中，根据A组和B组的死区电压矢量的作用时间计算死区电压矢量的占空比，根据得到的死区电压矢量的占空比将死区电压矢量与最优电压矢量结合作用于逆变器，并最终作用于电机，并继续进行下一时刻的电流及需要作用与逆变器的最优电压矢量及死区电压矢量的预测。

在本发明的一个整体实施例中，为了使本发明的技术方案更加清楚明确，对本发明的电机模型预测电流控制方法的整体方案说明如下，如图7所示：

首先输入预设的电机转速ω^*，该预设的电机转速不超过电机的转速阈值，通过程序控制将预设的电机转速ω^*与电机本时刻的实际转速(刚开始时实际转速为零)做差，这一差值经过PI调节器，得到q轴参考电流(i_q ^*)和d轴参考电流(i_d ^*)，将d轴参考电流(i_d ^*)设为零，并将dq轴参考电流以及经过一拍延时补偿收集的dq轴当前时刻的实际电流代入参考电压矢量预测公式(1)，计算出参考电压矢量u_d(k+1)和u_q(k+1)，将u_d(k+1)和u_q(k+1)代入扇区选择公式(2)和(3)判断出计算得到的u_d(k+1)和u_q(k+1)所处的扇区，并找到u_d(k+1)和u_q(k+1)所处的扇区所唯一对应的最优电压矢量。将两相同步旋转坐标系中的两个旋转轴的参考电流i_q ^*,i_d ^*通过程序设定的坐标变换转换为三相静止坐标系中的三相参考电流i_A，i_B，i_C，根据表2中列出的参考电流流向判别dq轴的死区电压矢量，将死区电压矢量根据dq轴的参考电压矢量所处的扇区进行分组，分成如表3所示的AB两组，并由dq轴的死区电压矢量根据公式(5)、(6)、(7)的电流无差拍的方式计算得到A组的死区电压矢量的持续时间，B组的死区电压矢量的持续时间固定为2.5微秒。根据AB两组的死区电压矢量持续时间得到AB两组死区电压矢量的占空比，根据AB两组死区电压矢量的占空比将死区电压矢量以及dq轴最优电压矢量u_d ^ref和u_q ^ref结合作用于逆变器，Sa,Sb,Sc代表iA，iB，iC参考相电流流向逆变器对应的开关状态，逆变器再将结合后的实际的电压矢量作用于电机(PMSM)，并继续进行下一时刻的电流及需要作用与逆变器的最优电压矢量及死区电压矢量的预测。此外，图7中的编码器用于采集电机转子的位置，再通过转子位置的变化，计算出电机的实际转速，并再次与预设输入的电机转速做差经过PI调节器得到q轴参考电流。

本发明还提供一种电机模型预测电流控制装置，该装置可以理解为用于实现上述实施例所述的电机模型预测电流控制方法，如图8所示，该装置包括：数据采集模块，用于采集k时刻的实际电流以及两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流；数据处理模块，用于根据实际电流以及两个旋转轴的参考电流计算得到两个旋转轴的参考电压矢量；将由非零电压矢量组成的电压矢量平面平分为若干个扇区，根据参考电压矢量所处的扇区并根据就近原则得到最优电压矢量；在每个控制周期内，为三相桥臂均配置死区，根据电机三相电流的流向得到死区电压矢量；执行模块，用于将死区电压矢量与最优电压矢量按照预设时间结合方式作用于逆变器，并由逆变器作用于电机。

具体地，在该实施例中，数据采集模块还用于在采集k时刻的实际电流时经过一拍延时补偿，得到经过一拍延时补偿后的k时刻的实际电流。

具体地，在该实施例中，数据处理模块在进行数据处理时，所用到的非零电压矢量有6个，分别为U₁(100)、U₂(110)、U₃(010)、U₄(011)、U₅(001)以及U₆(100)。数据处理模块在获取最优电压矢量时，根据两个旋转轴的参考电压矢量计算得到两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区，根据就近原则分别选择出与两个旋转轴的参考电压矢量所处的扇区的夹角小于预设阈值的非零电压矢量作为最优电压矢量；预设阈值为30°，本发明对预设阈值的角度不做具体限定。

具体地，在该实施例中，数据处理模块在获取死区电压矢量时，将两相同步旋转坐标系中两个旋转轴的参考电流通过坐标变换转换为三相静止坐标系中的三相参考电流，根据三相参考电流的流向得到死区电压矢量。

具体地，在该实施例中，数据处理模块还用于在预设的死区持续时间内，根据最优电压矢量和死区电压矢量得到实际作用于电机的电压矢量。

具体地，在该实施例中，数据处理模块还用于将参考电压矢量与最优电压矢量之间的电压误差同参考电压矢量与实际作用于电机的电压矢量之间的电压误差进行比较，根据比较结果结合参考电压所处的扇区将死区电压矢量分为第一组和第二组；第一组对传统模型预测电流控制方法(MPCC)有促进作用，第二组对MPCC有削弱作用，第一组的死区电压矢量的死区持续时间根据预设公式计算得到，第二组的死区电压矢量的死区持续时间设置为预设的固定值，固定值为2.5微秒，根据第一组的死区电压矢量的死区持续时间以及第二组的死区电压矢量的死区持续时间计算死区电压矢量的占空比。

具体地，在该实施例中，执行模块根据死区电压矢量的占空比将死区电压矢量与最优电压矢量结合作用于逆变器，并由逆变器作用于电机。

本说明书实施例中所述支付涉及的技术载体，例如可以包括近场通信(NearField Communication，NFC)、WIFI、3G/4G/5G、POS机刷卡技术、二维码扫码技术、条形码扫码技术、蓝牙、红外、短消息(Short Message Service，SMS)、多媒体消息(MultimediaMessage Service，MMS)等。

本说明书实施例中所述生物识别所涉及的生物特征，例如可以包括眼部特征、声纹、指纹、掌纹、心跳、脉搏、染色体、DNA、人牙咬痕等。其中眼纹可以包括虹膜、巩膜等生物特征。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

图9示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。