[发明专利]一种永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制装置及其方法有效

专利信息
申请号: 201711097882.8 申请日: 2017-11-09
公开(公告)号: CN107659237B 公开(公告)日: 2019-07-19
发明(设计)人: 李红梅;周亚男;赵贝石;苏光靖;李新雨 申请(专利权)人: 合肥工业大学
主分类号: H02P21/22 分类号: H02P21/22;H02P21/14
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 陆丽莉;何梅生
地址: 230009 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要: 发明公开了一种永磁同步电机(PMSM)的无模型无差拍电流预测控制装置及其方法,应用于由逆变器、电流传感器、位置传感器、电压传感器和直流电源构成的PMSM驱动系统,其特征是,所述无模型无差拍电流预测控制装置包括:交轴无模型无差拍电流预测控制器、直轴无模型无差拍电流预测控制器、电压调整模快、坐标变换模块和SVPWM调制模块。本发明能提升电动汽车PMSM驱动系统动态和稳态性能,且使系统具有强鲁棒性,实现电动汽车PMSM驱动系统的高性能安全运行。
搜索关键词: 一种 永磁 同步电机 模型 无差拍 电流 预测 控制 装置 及其 方法
【主权项】:
1.一种永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制方法,应用于由逆变器、电流传感器、位置传感器、电压传感器和直流电源构成的PMSM驱动系统,其特征是,所述无模型无差拍电流预测控制方法按如下步骤进行:步骤1、设定PMSM驱动系统运行的采样周期为T;步骤2、获得第k个采样周期Tk实际定子直轴电流id[k],第k个采样周期Tk实际定子交轴电流iq[k],第k个采样周期Tk转子实际位置角α[k],第k个采样周期Tk直流电源电压Udc[k];步骤2.1、利用所述电流传感器检测获得第k个采样周期Tk的定子a相电流ia[k]和第k个采样周期Tk的定子b相电流ib[k];步骤2.2、利用所述位置传感器检测获得第k个采样周期Tk的转子实际位置角α[k];步骤2.3、利用所述电压传感器检测获得第k个采样周期Tk直流电源电压Udc[k];步骤2.4、利用式(1)进行坐标变换,获得基于转子磁场定向的同步旋转坐标系下永磁同步电机第k个采样周期Tk的实际定子直轴电流id[k]和第k个采样周期Tk的实际定子交轴电流iq[k]:式(1)中,k≥1且k取为正整数,k=1,2,3,…;步骤3、定义n为数据窗口长度,根据第k‑n‑1个采样周期Tk‑n‑1的逆变器直轴电压指令至第k‑1个采样周期Tk‑1的逆变器直轴电压指令第k‑n‑1个采样周期Tk‑n‑1的逆变器交轴电压指令至第k‑1个采样周期Tk‑1的逆变器交轴电压指令第k‑n个采样周期Tk的实际定子直轴电流id[k‑n]至第k个采样周期Tk的实际定子直轴电流id[k]、第k‑n个采样周期Tk‑n的实际定子交轴电流iq[k‑n]至第k个采样周期Tk的实际定子交轴电流iq[k],利用式(2)获得第k个采样周期Tk的定子直轴未知部分估计量和第k个采样周期Tk的定子交轴未知部分估计量式(2)中:n为正整数;αd为直轴电压系数,αq为交轴电压系数,当k‑n≤0时,令id[k‑n]=0,iq[k‑n]=0,根据式(2)的结果建立PMSM驱动系统超局部模型如式(3)所示:步骤4,利用式(4)在第k个采样周期Tk到第k+2个采样周期Tk+2之间对式(3)进行离散化:步骤5,基于无模型无差拍电流预测控制方法,用第k+2个采样周期Tk+2的定子直轴电流指令代替第k个采样周期Tk的实际定子直轴电流id[k+2],第k+2个采样周期Tk+2的定子交轴电流指令代替第k个采样周期Tk的实际定子交轴电流iq[k+2],从而利用式(5)计算获得第k个采样周期Tk的逆变器直轴电压指令和第k个采样周期Tk的逆变器交轴电压指令步骤6、利用式(6)对第k个采样周期Tk的逆变器直轴电压指令和第k个采样周期Tk的逆变器交轴电压指令进行调整,获得第k个采样周期Tk的逆变器直轴电压指令修正值和第k个采样周期Tk的逆变器交轴电压指令修正值式(6)中:步骤7,利用SVPWM调制模块对所述第k个采样周期Tk的逆变器直轴电压指令修正值第k个采样周期Tk的逆变器交轴电压指令修正值以及第k个采样周期Tk的转子实际位置角α[k]进行处理,获得第k个采样周期Tk的逆变器控制信号Sa[k]、Sb[k]、Sc[k],所述逆变器利用所述逆变器控制信号Sa[k]、Sb[k]、Sc[k]控制所述永磁同步电机的三相定子电压;步骤8、将k+1赋值给k;并返回步骤2执行,实现对所述永磁同步电机的无模型无差拍电流预测控制。
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