[发明专利]新型滑模观测器的无位置传感器永磁同步电机模型预测控制方法

权利要求书

1.新型滑模观测器的无位置传感器永磁同步电机模型预测控制策略，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过转速调节器根据给定的转速ω^*与电机的实际转速ω的差值得到q轴参考电流i_q*，d轴的参考电流i_d*为0；

S2，采集a、b、c三相电流，通过坐标变换得到d轴电流和q轴电流；将k时刻d轴电流i_d(k)，q轴电流i_q(k)和两电平电压源型逆变器7种不同的电压矢量u₀或u₇，u₁，…，u₆分别代入预测模型预测得到k+1时刻i_d(k+1)，i_q(k+1)；

S3，由i_d*，i_q*和预测得到的i_d(k+1)，i_q(k+1)计算相应代价函数g；

S4，选择代价函数g中7个值最小者对应的电压矢量作为逆变器的最优输出，考虑到存在两个零矢量，当最优矢量选择为零矢量时，按照开关切换次数最少的原则选取其中一个；

S5，将采集的a、b、c三相电流的转换为电机α，β轴电流，并将α，β轴电流i_α，i_β，以及α，β轴电压u_α，u_β代入新型滑模观测器估计出电机转子位置角θ和转速ω；

所述步骤S5中的新型滑模观测器构造包括步骤：首先进行滑模观测器估计反电动势；然后滑模观测器稳定性分析；最后Type Ⅱ型跟踪环路估计转子位置与转速；

Type Ⅱ型跟踪环路估计转子位置与转速的过程具体为：

通过Type Ⅱ型跟踪环路的相位反馈控制实现相位同步，来提取滑模观测器估测反电势中的位置信息，保证了受控频率准确跟踪信号频率，用于解决由滤波器引起的相位误差；

Type Ⅱ型跟踪环路包含三个部分：鉴相器、环路滤波器和反馈调节器；首先，鉴相器处理估计得到的反电势，与此同时，两个信号的边路是对鉴相器的反馈，带宽可由k_p和k_i来调节，因为电机转速不能突变，估计转速可直接由Type Ⅱ型跟踪环路得到；

Type Ⅱ型跟踪环路的传递函数可表示为

假设输入反电势中含有谐波成分，可表示为

式中，k_p和k_i分别为比例增益和积分增益，ω₀是输入信号的基波频率，ω_h是高次谐波成分，A和A_h分别是基波和高次谐波的振幅；

S6，重复S1-S5，实现电机的双闭环稳定运行。

2.根据权利要求1所述的新型滑模观测器的无位置传感器永磁同步电机模型预测控制方法，其特征在于，预测模型为：

式中，i_d(k)，i_q(k)为k时刻d，q轴电流，i_d(k+1)，i_q(k+1)为k+1时刻d，q轴电流，R_s为电机定子电阻，L_s为电机定子电感，T_s为采样时间，ω_r为电机转速，v_d，v_q为d，q轴电压，Ψf为永磁磁链。

3.根据权利要求1所述的新型滑模观测器的无位置传感器永磁同步电机模型预测控制方法，其特征在于，代价函数为：