[发明专利]一种永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制装置及其方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制方法，应用于由逆变器、电流传感器、位置传感器、电压传感器和直流电源构成的PMSM驱动系统，其特征是，所述无模型无差拍电流预测控制方法按如下步骤进行：

步骤1、设定PMSM驱动系统运行的采样周期为T；

步骤2、获得第k个采样周期T_k实际定子直轴电流i_d[k]，第k个采样周期T_k实际定子交轴电流i_q[k]，第k个采样周期T_k转子实际位置角α[k]，第k个采样周期T_k直流电源电压U_dc[k]；

步骤2.1、利用所述电流传感器检测获得第k个采样周期T_k的定子a相电流i_a[k]和第k个采样周期T_k的定子b相电流i_b[k]；

步骤2.2、利用所述位置传感器检测获得第k个采样周期T_k的转子实际位置角α[k]；

步骤2.3、利用所述电压传感器检测获得第k个采样周期T_k直流电源电压U_dc[k]；

步骤2.4、利用式(1)进行坐标变换，获得基于转子磁场定向的同步旋转坐标系下永磁同步电机第k个采样周期T_k的实际定子直轴电流i_d[k]和第k个采样周期T_k的实际定子交轴电流i_q[k]：

式(1)中，k≥1且k取为正整数，k＝1,2,3,…；

步骤3、定义n为数据窗口长度，根据第k-n-1个采样周期T_k-n-1的逆变器直轴电压指令至第k-1个采样周期T_k-1的逆变器直轴电压指令第k-n-1个采样周期T_k-n-1的逆变器交轴电压指令至第k-1个采样周期T_k-1的逆变器交轴电压指令第k-n个采样周期T_k的实际定子直轴电流i_d[k-n]至第k个采样周期T_k的实际定子直轴电流i_d[k]、第k-n个采样周期T_k-n的实际定子交轴电流i_q[k-n]至第k个采样周期T_k的实际定子交轴电流i_q[k]，利用式(2)获得第k个采样周期T_k的定子直轴未知部分估计量和第k个采样周期T_k的定子交轴未知部分估计量

式(2)中：n为正整数；α_d为直轴电压系数，α_q为交轴电压系数，当k-n≤0时，令i_d[k-n]＝0，i_q[k-n]＝0，

根据式(2)的结果建立PMSM驱动系统超局部模型如式(3)所示：

步骤4，利用式(4)在第k个采样周期T_k到第k+2个采样周期T_k+2之间对式(3)进行离散化：

步骤5，基于无模型无差拍电流预测控制方法，用第k+2个采样周期T_k+2的定子直轴电流指令代替第k个采样周期T_k的实际定子直轴电流i_d[k+2]，第k+2个采样周期T_k+2的定子交轴电流指令代替第k个采样周期T_k的实际定子交轴电流i_q[k+2]，从而利用式(5)计算获得第k个采样周期T_k的逆变器直轴电压指令和第k个采样周期T_k的逆变器交轴电压指令

步骤6、利用式(6)对第k个采样周期T_k的逆变器直轴电压指令和第k个采样周期T_k的逆变器交轴电压指令进行调整，获得第k个采样周期T_k的逆变器直轴电压指令修正值和第k个采样周期T_k的逆变器交轴电压指令修正值

式(6)中：

步骤7，利用SVPWM调制模块对所述第k个采样周期T_k的逆变器直轴电压指令修正值第k个采样周期T_k的逆变器交轴电压指令修正值以及第k个采样周期T_k的转子实际位置角α[k]进行处理，获得第k个采样周期T_k的逆变器控制信号S_a[k]、S_b[k]、S_c[k]，所述逆变器利用所述逆变器控制信号S_a[k]、S_b[k]、S_c[k]控制所述永磁同步电机的三相定子电压；

步骤8、将k+1赋值给k；并返回步骤2执行，实现对所述永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制。