[发明专利]基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制方法及系统

说明书

本发明公开的基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制方法和系统，将转子角速度与给定转速进行比较得到转速差，输入分数阶滑模控制器；然后，将当前时刻的dq轴的等效电流通过滑模扰动观测器得到参数变化下的电压补偿量与电流估计值，将电流估计值与下一时刻的参考电流均输入无差拍电流预测控制器；最后，将得到的当前时刻dq轴的电压矢量与电压补偿量进行补偿后，经过坐标变换以及空间矢量调制和逆变器，得到三相电压给永磁同步电机，确保电机稳定运行。本发明公开的方法和系统使得分数阶微积分与滑模变结构控制相结合，由于分数阶微积分有更多的自由度，且能够削弱系统在滑动模态过程中的抖振，提高了转速的控制精度。

技术领域

本发明属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制方法，还涉及一种基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制系统。

背景技术

在交流调速系统中，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)作为被控对象，具有结构简单、调速范围宽、效率高、运行可靠、体积小、动静态特性好等优点。永磁同步电机控制系统是一个强耦合多变的非线性系统，目前大部分的PMSM调速系统采用PI控制算法，具有算法简单、可靠性高及调速方便等优点，能满足一定范围内的控制要求的优点，但该算法控制器存在积分饱和的问题，而且负载参数发生变化或外界干扰过大时，难以满足系统的调速要求和精确定位，故限制了在高性能场合的应用。

近年来，为了能使PMSM调速系统的控制性能得到改善和提高，一些新型的控制算法如模糊控制、自适应控制、滑模变结构控制及电流预测控制等也被国内外研究人员提出。其中电流预测控制被广泛应用于交流调速场合，它通过对系统数学模型的分析，然后对下一状态进行预测并求解出系统的最优控制量，而PMSM调速系统电流环多采用电流预测算法，该算法可以获得很好的电流响应特性。但速度环仍采用PI控制算法，故速度环抗干扰性并没有得到提高，且有着动态响应速度慢，鲁棒性低等技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制方法，解决了现有控制方法动态响应速度慢、鲁棒性低的问题。

本发明的另一目的是提供一种基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制系统。

本发明所采用的技术方案是，基于FOSMC的永磁同步电机预测电流控制方法，具体操作过程包括如下步骤：

步骤1，在三相静止坐标系下，建立永磁同步电机的电压方程，通过坐标变换得到dq坐标系下的电压方程、定子方程和电磁转矩方程；

步骤2，采集永磁同步电机的转子角速度ω_m和定子三相电流i_a，i_b，i_c，将采集的三相电流经过Clark变换、Park变换得到永磁同步电机在当前时刻dq轴坐标下的等效电流i_d和i_q；

步骤3，将采集的永磁同步电机的转子角速度与给定转速进行比较得到转速差，将转速差作为控制量，设计滑模面和分数阶滑模控制器；

步骤4，将当前时刻的dq轴的等效电流i_d和i_q通过滑模扰动观测器得到参数变化下的电压扰动量f_d(k+1)、f_q(k+1)与电流估计值；

步骤5，将步骤4得到的dq轴的电流估计值与下一时刻的参考电流均输入无差拍电流预测控制器，预测出当前时刻dq轴下的电压U^*_d(k)和U^*_q(k)；