[发明专利]一种永磁同步电机电流增量预测算法

权利要求书

1.一种永磁同步电机电流增量预测算法，其包括以下步骤：

1）设置一包括位置传感器、永磁同步电机、转速计算模块、速度环PI调节器、电流传感器、求和模块、坐标变换模块、电流环PI调节器、SVPWM模块、电流环PI调节器和逆变器的永磁同步电机矢量控制系统，其中SVPWM模块为空间矢量脉宽调制模块；

2）电流传感器将检测到的永磁同步电机三相定子电流i_a、i_b和i_c输入至坐标变换模块内，对其进行三相/两相坐标变换，得到两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β；

3）在坐标变换模块内，根据接收到的永磁同步电机转子旋转过的电角度θ，对两相静止坐标系下的电流分量i_α、i_β再进行静止-旋转坐标变换，得到两相同步旋转dq坐标系下的电流检测值i_d、i_q；

4）永磁同步电机转子旋转过的电角度θ输入至转速计算模块内，对电角度θ进行微分，得到转速反馈值ω；

5）将步骤4）得到的转速反馈值ω与预先给定的转速指令值ω^*作为速度环PI调节器的输入，经过运算处理得到电流指令值

6）由步骤5）得到的电流指令值预先给定的电流指令值分别与电流检测值i_q、i_d比较，比较值分别作为q轴电流环PI调节器、d轴电流环PI调节器的输入，经过运算处理分别得到q轴电流环PI调节器、d轴电流环PI调节器的输出参考电压

7）参考电压和转子旋转过的电角度θ输入到SVPWM模块，SVPWM模块计算出三相PWM占空比，并将输出的相应的三相PWM波形输入到逆变器，由逆变器输出三相电压驱动永磁同步电机工作。

2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机电流增量预测算法，其特征在于：所述步骤6）中，所述电流环PI调节器的参数处理方法如下：（1）同步旋转坐标系下永磁同步电机的定子d轴、q轴电压方程为：

u_d=Ri_d+L_ddi_d/dt-ωL_qi_q，

u_q=Ri_q+L_qdi_q/dt+ωL_di_d+ωψ_f，

其中u_d、u_q分别为定子d、q轴电压，i_d、i_q分别为定子d、q轴电流，R为定子电阻，L_d、L_q分别为定子d、q轴电感，ψ_f为永磁体磁链，ω为转子转速；

（2）根据步骤（1）中的定子q轴电压方程，在当前周期(k)T_s和上一周期(k-1)T_s内分别建立永磁同步电机的离散电压方程：

u_q(k)=R_e(i_q(k)+i_pre(k+1))/2+L_e(i_pre(k+1)-i_q(k))T_s+ω(L_di_d+ψ_f)，

u_q(k-1)=R(i_q(k)+i_q(k-1))/2+L_q(i_q(k)-i_q(k-1))/T_s+ω(L_di_d+ψ_f)，

其中i_pre(k+1)为当前周期内对下一周期开始时刻q轴电流的电流预测值，i_q(k)为当前周期的电流检测值，i_q(k-1)上一周期永磁同步电机定子q轴电流检测值，T_s为控制周期，u_q(k)为当前周期定子q轴电压，u_q(k-1)为上一周期定子q轴电压，R_e、L_e分别为对永磁同步电机定子电阻R、定子q轴电感L_q的估计值；

（3）忽略与转速相关的电压项的变化，将永磁同步电机的离散电压方程相减，得到永磁同步电机的电流增量公式：

ipre(k+1)=uq(k)-uq(k-1)+LeTs(2iq(k)-iq(k-1))+Re2iq(k-1)Re2+LeTs,]]>

因为R_e远小于L_e/T_s，忽略R_e的影响，将上式简化为：

ipre(k+1)=TsLe(uq(k)-uq(k-1))+(2iq(k)-iq(k-1));]]>

（4）根据永磁同步电机的传递函数G₂(z)以及永磁同步电机的电流增量式，得到电流预测值i_pre(k+1)与当前周期的电流检测值i_q(k)之间的脉冲传递函数为：

其中λ=L_e/L_m，表示电流增量预测算法中的永磁同步电机定子q轴的电感估计值L_e的准确程度；

（5）根据脉冲传递函数H(z)以及传统电流环PI调节器的脉冲传递函数G₁(z)、永磁同步电机的传递函数G₂(z)得到采用电流增量预测算法的q轴电流环闭环脉冲传递函数为：

式中k_P、k_I分别为q轴电流环PI调节器的PI参数。

3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机电流增量预测算法，其特征在于：所述步骤（5）中，所述电流环PI调节器的PI参数设置为：

kp=LmTs-0.5Rm,kI=Rm.]]>