[发明专利]考虑参数失配的永磁同步电机预测电流控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种考虑参数失配的永磁同步电机预测电流控制方法及系统，该方法首先将电机的数学模型简化为单输入单输出的一阶超局部模型，并由此构造自适应增益系数整定的扩展状态观测器；然后根据一阶欧拉离散化观测器方程得到超局部模型中的总扰动值与电感实时估计值，并将电感实时估计值一步延时反馈至预测扩展状态观测器输入端；利用扰动观测值对控制系统进行补偿，并使用无差拍预测电流控制方法来控制永磁同步电机。本发明所述方法避免了磁链、电阻参数的使用，实现了电感参数的实时估计，避免了电感偏差对观测器性能造成的不良影响，减小了转矩脉动与电流谐波，进一步提升了预测控制对电机参数失配的鲁棒性。

技术领域

本发明属于永磁同步电机控制技术领域，具体涉及一种考虑参数失配的永磁同步电机预测电流控制方法及系统。

背景技术

表贴式永磁同步电机(SPMSM)因其功率密度高、效率高、控制简单等优点而在高精度伺服控制系统中得到了广泛的应用。近年来，考虑到预测控制(PC)的快速动态性能和易于处理多控制变量等优势，被广泛应用于SPMSM的电流环控制。

预测电流控制需要根据永磁同步电机的数学模型来预测下一时刻的电流值。然而在电机的实际运行中，其电感、电阻、磁链参数是时变的，当预测控制方程中的参数与电机实际的参数发生偏差时会恶化电流环的控制性能，出现电流跟踪误差、电流谐波增大、转矩脉动增大的现象，甚至会导致控制系统不稳定。因此电机实际参数严重影响预测电流控制的控制精度。

发明内容

本发明针对技术中鲜有技术考虑电机电感偏差对控制精度的影响，致力于解决电感参数失配问题，提供了一种考虑参数失配的永磁同步电机预测电流控制方法及系统，实现了对电感参数的实时估计，避免了由电感偏差造成的控制问题，提升了扩展观测器对扰动的观测精度，实现了扰动的准确补偿，增强了系统的稳定性。且永磁同步电机预测电流控制方法中尽量避免使用磁链、电阻参数之类电机参数，较大提升了系统对参数失配的鲁棒性。

一方面，本发明提供的一种考虑参数失配的永磁同步电机预测电流控制方法，其包括以下步骤：

步骤1：对永磁同步电机进行实时采样，得到dq旋转坐标系下d轴、q轴的定子电流i_d(k)、i_q(k)和定子电压u_d(k)、u_q(k)以及电机转速ω_e(k)，k对应采样时刻或采样点；

步骤2：将所述d轴、q轴的定子电流i_d(k)、i_q(k)，定子电压u_d(k)、u_q(k)以及所述电机转速ω_e(k)输入构建的电感估计扰动观测器得到电感实时估计值以及观测出下一时刻或采样点d轴、q轴的扰动观测值和d轴、q轴的定子电流观测值

其中，所述电感估计扰动观测器包括扩展状态观测器和电感估计模块，所述电感估计模块利用电流观测误差计算得到电感实时估计值而后将所述电感实时估计值一步延时反馈至所述扩展状态观测器的输入端，用于参与计算下一时刻或采样点d轴、q轴的扰动值以及d轴、q轴的定子电流所述电流观测误差为定子电流观测值与采样值之差；

步骤3：利用下一时刻或采样点所述d轴、q轴的扰动观测值所述d轴、q轴的定子电流观测值采用无差拍预测电流控制原理得到下一时刻或采样点d轴、q轴的参考电压

步骤4：利用所述d轴、q轴的参考电压采用空间电压矢量调制策略输出逆变器开关控制信号，用于控制所述永磁同步电机。

进一步可选地，电感实时估计值的计算公式基于离散的扩推导得到，具体如下：

式中，β₁，β₂均为所述扩展状态观测器的观测系数，为采样时刻或采样点k对应的d轴定子电流观测值，T_s为系统的采样周期。