[发明专利]改进的永磁同步电机单电流传感器无差拍预测控制方法

说明书

本发明提供了改进的永磁同步电机单电流传感器无差拍预测控制方法，首先对传统的无差拍预测控制进行改进，改进后的无差拍预测控制能有效的抑制电机参数变化带来的影响。然后将基于单电流传感器的重构相电流应用于改进无差拍预测控制，降低了控制系统的成本，减小了控制系统的体积，避免了电流传感器之间的差异带来的测量误差。此外，该控制方法对电机的参数变化具有一定的抑制作用。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机控制技术领域，尤其涉及永磁同步电机基于母线电流传感器的单电流传感器无差拍预测控制，适用于永磁同步电机参数失配情况下对参数扰动的抑制。

背景技术

现有的永磁同步电机控制技术中，利用传统控制策略如PI控制、无差拍模型预测控制等的手段，对系统模型和电机参数的依赖程度非常高，存在固有的参数鲁棒性差的问题，当参数发生变化时，控制效果会迅速下降，导致这些依赖模型和参数精确度的控制策略不能满足高性能控制的要求，限制了其应用范围。

目前，永磁同步电机控制的主要方法包括矢量控制和直接转矩控制，多数基于闭环控制，需要采集电机的三相电流进行反馈形成闭环。三相电流的准确采集对于这些控制策略来说尤为重要，最简单的方式是分别检测两相绕组电流，但由于不同传感器之间的直流偏置差异或电流增益差异都会给整个系统带来转矩波动的增加，限制了系统性能的提升。若采用单电流传感器就不会存在这个问题，同时单电流传感器方式硬件成本是最低的。但由于单电流传感器采样的非同时性，电流重构需要复杂的算法，并需要考虑电压矢量的补偿。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改进的永磁同步电机单电流传感器无差拍预测控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一、在线实时采集当前k时刻永磁同步电机三相电流i_a、i_b、i_c、转子转速w、转子位置角θ；

步骤二、建立永磁同步电机在α-β坐标系和d-q坐标系下的数学模型，并建立传统无差拍电流预测控制模型；基于参数扰动所造成的当前k时刻电流测量值和预测值之差对传统无差拍电流预测控制模型进行改进，得到与k+1时刻对应的改进无差拍电流预测控制模型；结合步骤一中采集的数据，实时计算k+1时刻 SVPWM输出电压范围内的参考电压；

步骤三、将改进的永磁同步电机无差拍预测控制和单电流传感器母线电流采样结合起来，即利用逆变器的实时开关状态和采集到的逆变器母线电流i重构出三相电流i_a、i_b、i_c，代替步骤一中实时采集到的永磁同步电机三相电流i_a、i_b、 i_c，利用k-1时刻开关周期中第一个上升沿时刻的d、q轴电流实际值，基于伏秒平衡原则计算k时刻d、q轴电流的实际预测值，并取代所述改进无差拍电流预测控制模型中的相应电流值。

进一步地，所述步骤二中永磁同步电机在α-β坐标系下的数学模型为：

u_α＝R_si_α+L_spi_α-w_eψ_rsinθ

u_β＝R_si_β+L_spi_β+w_eψ_rcosθ

ψ_α＝L_si_α+ψ_rcosθ

ψ_β＝L_si_β+ψ_rsinθ