[发明专利]一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法及其系统

权利要求书

1.一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，t_k时刻永磁同步电机dq轴电流的获取：通过电流传感器采集永磁同步电机的三相电流，经过坐标变换得到永磁同步电机在t_k时刻的dq轴电流；

S2，t_k时刻电机旋转角速度获取：通过编码器测量并计算得到永磁同步电机的实际转速；

S3，t_k+1时刻永磁同步电机dq轴预测电流的获取：将经步骤S1获取的dq轴电流、步骤S2获取的电机旋转角速度及t_k-1时刻无差拍电流预测控制器输出的dq轴电压输入到基于复数域坐标系下建立的线性扩张状态观测器中，得到t_k+1时刻永磁同步电机dq轴电流预测值以及参数变化导致的dq轴电压干扰,所述线性扩张状态观测器为：

其中，T_s为采样周期；R_c为已知理想定子电阻；L_c为已知理想定子电感；λ_c为已知理想永磁体磁链；ω_r为电机电角速度；u_dq为定子电压；i_dq为定子电流；为定子电流预测值；v_dq为dq轴电压干扰；e为定子电流误差；j为虚数单位；β₁、β₂为扩张状态观测器参数；

S4，dq轴电流给定值获取：将经步骤S2获取的电机旋转角速度与给定电角速度做差，通过PI速度控制器计算出dq轴电流给定值；

S5，t_k时刻永磁同步电机dq轴电压的获取：将经步骤S3得到的t_k+1时刻永磁同步电机dq轴电流预测值以及经步骤S4获得的t_k时刻dq轴电流给定值输入到无差拍电流预测控制器，该控制器基于复数域坐标系建立，输出得到t_k时刻复数域坐标下的dq轴电压；

S6，t_k时刻永磁同步电机dq轴电压的更新获取：将经步骤S3得到的参数变化导致的dq轴复数域的电压干扰补偿至无差拍电流预测控制器，重新得到t_k时刻dq轴电压；

S7，信号产生：通过坐标变换以及空间矢量脉宽调制技术产生控制三相逆变器功率器件的通断信号，驱动电机运转。

2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法，其特征在于所述无差拍电流预测控制器为：

其中，T_s为采样周期；R_c为已知理想定子电阻；L_c为已知理想定子电感；λ_c为已知理想永磁体磁链；ω_r为电机电角速度；u_dq为定子电压；为定子电流给定值；为定子电流预测值；j为虚数单位。

3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法，其特征在于所述步骤S6中将线性扩张状态观测器观测得到的电压干扰补偿至无差拍电流预测控制器，重新得到t_k时刻的dq轴电压为：

4.利用如权利要求1所述方法的一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制系统，其特征在于包括采集系统、坐标变换系统、无差拍电流预测控制器、线性扩状态观测器及PI速度控制器，

所述采集系统包括用于采集永磁同步电机实际转速的编码器及用于采集永磁同步电机电流的传感器；

所述无差拍电流预测控制器用于输出dq轴电压；

所述PI速度控制器用于计算dq轴电流给定值；

所述线性扩张状态观测器用于获得永磁同步电机dq轴电流预测值以及参数变化导致的dq轴电压干扰；

所述坐标变换系统分别与采集系统与调制模块相连接，通过线性扩张状态观测器来预测下一个周期的电流，并观测出参数变化造成的电压干扰，并将电压干扰补偿至无差拍电流预测控制器中，通过坐标变换以及空间矢量脉宽调制技术产生控制三相逆变器功率器件的通断信号，驱动电机运转。

5.如权利要求4所述的一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制系统，其特征在于：所述坐标变换系统包括Clarke坐标变换、Park坐标变换及反Park坐标变换，所述Clarke坐标变换、Park坐标变换与采集系统相连接，用于变换获取采集到的电流，所述反Park坐标变换与调制模块相连接，相互作用得到控制三相逆变器功率器件的通断信号。