[发明专利]基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法及系统

权利要求书

1.一种基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取永磁同步电机在同步旋转坐标系下的d轴电流、q轴电流以及实际运行中的转速；

将获取的永磁同步电机的转速、d轴电流和q轴电流输入到扰动观测器，得到扰动量；

将给定的电机转速参考值、给定d轴电流、电机的转速、d轴电流、q轴电流和扰动量输入到预测控制器模块，得到d轴电压和q轴电压，用于永磁同步电机的控制。

2.如权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，获取永磁同步电机在同步旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流，具体为：

获取检测到的永磁同步电动机的定子电流，经过Clark变换模型得到在两相静止坐标系下的定子电流，然后再经过Park模块转化为电机在同步旋转坐标系下的d轴电流和q轴电流。

3.如权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，得到d轴电压和q轴电压后，将d轴电压和q轴电压经过Park逆变换模块生成两相静止坐标系下的两相控制电压；

根据SVPWM调制模块生成PWM调制波控制三相全桥逆变器开关器件，输出三相电压，进而控制所述永磁同步电机的运行。

4.如权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，所述预测控制器的构建方式，具体为：

按转子磁链定向原理，得到永磁同步电机在d-q轴同步旋转坐标系下的电磁方程和运动方程，并将其离散化；

然后建立包括电机转速、d轴电流、q轴电流、转速误差和电流误差的状态空间模型；

采用的控制方法和模型预测控制方法，通过优化成本函数，得到转速电流单环非级联控制器模型。

5.如权利要求4所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，所述预测控制器，具体为：

u_d(k)＝u_d1(k)-f_d(k)

u_q(k)＝u_q1(k)-f_q(k)

其，u_d1(k)和u_q1(k)为定义的系统的输入变量，f_d(k)和f_q(k)表示由系统参数变化和负载转矩产生的扰动量。

6.如权利要求4所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，采用的控制方法，当电机达到稳定运行状态时，到q轴参考电流为：

得到预测控制器的参考变量为：

其中，b预设系数，n_p表示极对数，ω表示电机转速，Φ表示转子磁链，f_w表示由系统参数变化和负载转矩产生的扰动量。

7.如权利要求1所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法，其特征在于，所述扰动观测器，具体为：

其中，为估计的扰动量，z_d为观测器内部变量，λ(x')为需要设计的观测器函数，l(x')是观测器增益，且

8.一种基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，被配置为：获取永磁同步电机在同步旋转坐标系下的d轴电流、q轴电流以及实际运行中的转速；

扰动量计算模块，被配置为：将获取的永磁同步电机的转速、d轴电流和q轴电流输入到扰动观测器，得到扰动量；

预测控制模块，被配置为：将给定的电机转速参考值、给定d轴电流、电机的转速、d轴电流、q轴电流和扰动量输入到预测控制器模块，得到d轴电压和q轴电压，用于永磁同步电机的控制。

9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于模型预测控制的永磁同步电机非级联控制方法中的步骤。