[发明专利]一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置

说明书

一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置，该方法根据过去预设控制周期的电压矢量和电流矢量在线估计电机超局部模型中的输入电压增益和系统未知部分；通过当前时刻的电流矢量、在线估计的输入电压增益和系统未知部分进行一拍延迟补偿，得到下一时刻的电流矢量；结合电机超局部模型，基于无差拍原理得到参考电压矢量；根据参考电压矢量，获取调制比和参考电压矢量角度；选择使电流谐波最小的矢量序列，确定三相占空比；根据被选矢量序列对应的控制周期和三相占空比，构建逆变器每个开关管的驱动信号。本发明根据超局部模型进行控制，不依赖任何电机参数，具有极强的鲁棒性；简单且易于实现，通用性强。

技术领域

本申请属于永磁电机传动控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置。

背景技术

模型预测控制是一种在线优化控制方案，由于概念简单，易于考虑系统的约束以及具有优秀得多变量控制能力等优点，近些年，其在电力传动领域的应用逐渐得到深入发展。

但是传统的模型预测控制对系统模型参数具有强烈的依赖性，鲁棒性较差，且在一个控制周期内只应用一个基本电压矢量，这导致开关频率变化、稳态性能较差。

为了使系统兼具良好的鲁棒和稳态性能，需要一种简单实用、不依赖电机参数的无模型预测电流控制技术方案。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置，用以解决或部分解决上述技术问题。

基于上述目的，本申请的第一方面提供了一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，包括：

利用电流谐波有效值的计算公式，得到不同矢量序列在预设PWM周期的电流谐波有效值的标幺值；

根据电机超局部模型，利用过去预设控制周期的电压矢量和电流矢量，在线估计输入电压增益和系统未知部分；

通过当前时刻的电流矢量、在线估计的输入电压增益和系统未知部分进行一拍延迟补偿，得到下一时刻的电流矢量；

利用电流谐波有效值的标幺值、下一时刻的电流矢量，根据在线估计的输入电压增益和系统未知部分而更新的电机超局部模型，基于无差拍原理得到参考电压矢量；

根据参考电压矢量，获取调制比和参考电压矢量角度；

选择使电流谐波最小的矢量序列，确定三相占空比；

根据被选矢量序列对应的控制周期和三相占空比，构建逆变器每个开关管的驱动信号。

作为永磁同步电机无模型预测电流控制方法优选方案，电流谐波有效值的标幺值在预设PWM周期的表达式为：

式中，M为调制比，θ为参考电压矢量角度。

作为永磁同步电机无模型预测电流控制方法优选方案，通过速度外环PI调节器得到q轴电流参考值利用得到的q轴电流参考值给定的d轴电流参考值转子位置角θ_e得到静止坐标系下的电流矢量参考值结合电流无差拍原理，计算出调制比M和参考电压矢量角度θ。

作为永磁同步电机无模型预测电流控制方法优选方案，在线估计输入电压增益α和系统未知部分F，定义电流的变化量为：

式中，和分别为k-2、k-1和k时刻的电流值；分别为k-2到k-1、k-1到k时刻的控制周期；

结合电机超局部模型得到：