[发明专利]一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置，所述方法包括：以占空比模型预测控制作为调制方式构建驱动系统；采用多位置耦合采样法进行系统相电流重构；根据最小采样时间，得出调制方式为占空比模型预测时的重构盲区；所述重构盲区主要包括低调制盲区和过调制盲区；消除重构盲区，实现基于占空比模型预测控制的相电流重构方法。本发明改进占空比模型预测控制算法减小了计算量，通过多位置耦合采样法以及优化两种零电压矢量作用时间，实现了良好的重构效果。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制技术技术领域，尤其涉及一种基于占空比模型测控制的相电流重构方法及装置。

背景技术

近年来随着高性能永磁材料的不断研究与应用，永磁同步电机(PMSM)的体积和质量大大减小，其功率密度有了较大提高，在航空航天、军事、医疗器械、新能源电动汽车等领域得到了广泛的发展与应用。在PMSM驱动控制系统中，一般用于电机绕组电流检测的方法有两种：高精度采样电阻和霍尔电流传感器。这两种检测方法各有利弊，高精度采样电阻价格便宜，可降低系统成本。但由于需要接入电路中使用，当有较大电流流过时会导致发热，给控制器带来额外的损耗。霍尔型电流传感器与电机驱动控制器电路无需电气连接，只要将待测线路穿过电流传感器的穿孔便可检测出线路电流，具有更高的采样精度和可靠性，但是它的安装需要占用一定的空间，价格成本也更高。以上两种方法在矢量控制中需要两条或三条检测线路，多条线路不仅成本高而且可靠性差，为了解决以上问题单检测线路的相电流重构方法应运而生。

目前采用的相电流重构主要基于空间矢量调制技术(SVPWM)算法的传统永磁同步电机矢量控制方法展开，使用该方法在相电流重构时会出现一些固有误差，很难同时满足计算量少和精度高的要求。从而也导致对电流信息要求较高的场景无法使用由该相电流重构方法获得三相电流信息，应用场景受限。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于占空比模型预测控制的相电流重构方法及装置，以解决上述技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于占空比模型预测算法的相电流重构方法，该方法包括：

以占空比模型预测控制作为调制方式构建驱动系统；

采用多位置耦合采样法进行系统相电流重构；

根据最小采样时间，得出调制方式为占空比模型预测时的重构盲区；所述重构盲区包括低调制盲区和过调制盲区；

消除重构盲区，实现基于占空比模型预测控制的相电流重构方法。

优选的，所述占空比模型预测控制，包括：

建立永磁同步电机在静止坐标系下的预测定子电流模型；

利用下一时刻的参考电流和预测定子电流模型得到参考电压矢量的角度，通过参考电压矢量的角度选取最优电压矢量；

根据下一时刻的参考电流矢量和预测电流矢量关系，得到占空比三角形，借助余弦定理计算最优有效电压矢量作用时间。

优选的，所述最优有效电压矢量作用时间为：

式中，λ^k+1为与参考电压矢量成正比的矢量值，为k时刻作用的有效电压矢量u₄，L_S为同步电感，θ_n为有效电压矢量u₄与λ^k+1之间的夹角。

优选的，所述低调制区域的重构盲区为有效电压矢量作用时间小于2倍的最小采样时间所造成的重构盲区；所述过调制区域的重构盲区为零电压矢量作用时间小于2倍的最小采样时间所造成的重构盲区。