[发明专利]一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制方法，其特征在于：包括动态性能控制方法和稳定性能控制方法，所述动态性能控制方法包括以下步骤：

S11：使用一阶欧拉离散法对同步坐标系下的电流进行预测，预测公式可以表示为：

S12：将S11中预测出的电流依据电流无差拍原则求出三矢量(u_x、u_y、u_z)作用时电流的斜率(s_x、s_y、s_z)，并根据永磁同步电机的电压状态方程求出各矢量持续时间(t_x、t_y、t_z)；

电流斜率可以表示为如下：

根据上述两式可以得出各矢量的作用时间：

S13：通过代价函数式，求出最优电压矢量组合，代价函数式为：

为d、q轴电流给定值，i_d(k+1)、i_q(k+1)为k+1时刻d、q轴电流的预测值。

S14：将挑选出的最优矢量组合和相应的矢量持续时间结合求出d、q轴下的电压输出给逆变器。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制方法，其特征在于：所述d、q轴下的电压为：

3.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制方法，其特征在于：所述稳定性能控制方法包括以下步骤：

S21：对d、q轴旋转坐标系下的表面式永磁同步电机进行数学建模，可以得到永磁同步电机的数学模型为：

S22：对S1中d、q轴旋转坐标系下的电流状态方程变换到α、β静止坐标系下可以得到以下数学模型：

S23：将分段饱和函数带入滑模观测器根据滑模控制理论得到改进型滑膜观测器的数学模型，该模型可以表示为：

式中，u_α、u_β为静止坐标系下的定子电压；R_s为定子电阻；K为滑模观测器增益常数；

S24：将系统运行至滑模面时，可以得到此时的电机反电动势：

S25：根据永磁同步电机的反电动势表达式可以求出此时对应的电机转子位置和速度，所述转子位置和速度可以表示为：

式中，θ_e为电机转子电角度；w_e为电机电角速度。

4.根据权利要求3所述的一种永磁同步电机三矢量模型预测电流控制方法，其特征在于：所述分段饱和函数g(x)表达式为：

式中，x为电流估计值和实际值的误差即系统滑模面，λ表示系统滑模边界层宽度。