[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

说明书

本发明专利公开了一种永磁同步电机的高可靠性电流预测控制方法及其系统，针对无差拍电流预测控制的以上缺陷，根据永磁同步电机的离散数学模型，建立了线性扩张状态观测器来预测下一周期的电流，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，解决了永磁同步电机采用无差拍电流预测控制对电机参数的依赖，鲁棒性低，稳态精度低，运行可靠差的技术问题，本发明方法电机动态响应快，稳态控制精度高，鲁棒性高，运行可靠。

所属领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机的高可靠性电流预测控制方法及其系统。

背景技术

永磁同步电机由于具有效率高、体积小，结构简单等特点，近几年被广泛应用于航空航天、家电、电动汽车等领域。现有的永磁同步电机控制技术中，矢量控制的应用最为广泛，它包括转速外环和电流内环的双闭环控制结构，电流环的设计决定了电机控制系统的动态响应速度和稳态精度，其控制器多采用PI控制器。然而作为一个多变量、强耦合的非线性系统，传统的PI控制的性能易受系统不确定性以及外部扰动的影响，其次采用PI控制时电机的极点会随着转速的变化而变化，所以采用传统的PI控制无法在全速段的范围内都达到一个高性能的控制特性。

无差拍电流预测控制算法是根据电机和逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型预测下一时刻逆变器的开关信号，可以提高永磁同步电机电流环的动态响应，降低电机的转矩脉动。但由于控制器的输出与电机模型参数之间存在着密切的联系，因此传统的无差拍电流预测控制需要高精度的模型参数，尤其是电机电感的参数，当系统存在50％以上的电感误差时，控制器开始发散，当存在磁链误差时，控制器虽然能稳定，但是稳态时会存在稳态误差，因此，如何合理利用无差拍电流预测控制，最大程度的减小误差，是本领域急需解决和克服的问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中的问题，提供了一种永磁同步电机的高可靠性电流预测控制方法及其系统，针对无差拍电流预测控制的以上缺陷，根据永磁同步电机的离散数学模型，建立了线性扩张状态观测器来预测下一周期的电流，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，解决了永磁同步电机采用无差拍电流预测控制对电机参数的依赖，鲁棒性低，稳态精度低，运行可靠差的技术问题，本发明方法电机动态响应快，稳态控制精度高，鲁棒性高，运行可靠。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种永磁同步电机高可靠性电流预测控制方法，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；

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，输出得到t_k时刻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；