[实用新型]永磁同步电机无差拍电流预测控制系统

说明书

本实用新型公开的永磁同步电机无差拍电流预测控制系统，包括分数阶滑模控制器，用于永磁同步电机的转子角速度和给定转速的转速差进行控制得到参考电流分量，输入无差拍电流预测控制器；无差拍电流预测控制器，用于根据dq轴电流估计值和dq轴的参考电流预测当前时刻的dq轴的控制电压；滑模扰动观测器，用于得到参数变化下的电压扰动量和电流估计值，输入无差拍预测电流控制器；坐标变换模块，得到dq轴坐标下的等效电流输入到滑模扰动观测器；驱动模块，用于得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。本实用新型系统使得分数阶微积分与滑模变结构控制相结合，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

本实用新型属于永磁同步电机技术领域，具体涉及一种永磁同步电机无差拍电流预测控制系统。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种永磁同步电机无差拍电流预测控制系统，解决了现有控制系统动态响应速度慢、鲁棒性低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，永磁同步电机无差拍电流预测控制系统，包括分数阶滑模控制器、无差拍电流预测控制器、滑模扰动观测器、坐标变换模块和驱动模块；

分数阶滑模控制器，用于根据采集到的当前时刻的永磁同步电机的转子角速度和给定转速的转速差进行控制之后得到d轴的参考电流分量，然后输入到无差拍电流预测控制器；

无差拍电流预测控制器，用于dq轴电流估计值和下一时刻dq轴的参考电流预测当前时刻下的dq轴下的电压；

滑模扰动观测器，用于根据对采集到的电流，得到参数变化下的电压扰动量和电流估计值，将电流估计值输入无差拍预测电流控制器，以及将电压扰动量与预测出的控制电压进行补偿；

坐标变换模块，用于将采集到定子三相电流，经过坐标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输入到滑模扰动观测器；

驱动模块，用于将无差拍电流预测控制器根据电流估计值和下一时刻dq轴的参考电流预测得到的当前时刻下的dq轴电压和滑模扰动观测器得到的电压补偿量进行补偿后得到控制电压，将控制电压经过坐标变换以及空间矢量调制得到六个脉冲波形控制逆变器的六个管子的通断，让逆变后得到的三相电压作为永磁同步电机的三相输入电压，使得永磁同步电机稳定运行。

本实用新型的其他特点还在于，

坐标变换模块包括Clark变换模块和Park变换模块，将采集的三相电流i_a，i_b，i_c依次经过Clark变换模块进行Clark变换、经过Park变换模块进行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，输入到滑模扰动观测器。