[發(fā)明專利]車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810897276.2
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109039204B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 康勁松;李旭東;母思遠;劉宇松
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/24;H02P21/18;H02P21/04;H02P21/05
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 丁云

1.一種車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：

最大轉矩電流比控制器：根據永磁同步電機轉矩參考值獲取定子電流參考值；

定子電流反饋模塊：獲取永磁同步電機定子電流反饋值；

位置觀測器模塊：觀測永磁同步電機轉速和轉子位置角；

電流預測控制模塊：根據定子電流參考值、定子電流反饋值、永磁同步電機轉速和轉子位置進行電流預測控制并輸出定子電壓參考值；

旋轉高頻電壓注入模塊：產生旋轉高頻電壓信號并與定子電壓參考值疊加得到控制電壓；

SVPWM調制模塊：對控制電壓進行SVPWM調制得到逆變器控制信號，所述的逆變器連接永磁同步電機；

所述的位置觀測器模塊包括依次連接的電流傳感器、CLARK變換子模塊、帶通濾波器、同步軸系高通濾波器和位置觀測器，所述的電流傳感器檢測永磁同步電機定子電流，所述的同步軸系高通濾波器輸出永磁同步電機定子高頻電流負序分量，所述的位置觀測器根據永磁同步電機定子高頻電流負序分量觀測永磁同步電機轉速和轉子位置角；

所述的電流預測控制模塊的控制律為：

U＝(H^TW_yH+W_u)^-1H^TW_y(I^*-Pi(k)-Dω_e(k)-e)，

其中，U為定子電壓參考值，I^*為定子電流參考值，i(k)為k時刻定子電流反饋值，ω_e(k)為k時刻永磁同步電機轉速，e為定子電流預測誤差，H、P、D為預測模型系數矩陣，W_y為每一步定子電流預測值所占比重，W_u為每一步定子電壓所占比重。

2.根據權利要求1所述的一種車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的定子電流反饋模塊包括依次連接的電流傳感器、CLARK變換子模塊、PARK變換子模塊和低通濾波器，所述的電流傳感器檢測永磁同步電機定子電流，所述的低通濾波器輸出永磁同步電機定子電流反饋值。

3.根據權利要求1所述的一種車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的旋轉高頻電壓信號為：

其中，u_αh、u_βh分別為αβ坐標系下注入的旋轉高頻電壓分量，U_h、ω_h分別為注入的旋轉高頻電壓的幅值和角頻率，φ為注入旋轉高頻電壓信號初始相角。

4.一種車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制方法，其特征在于，該方法基于權利要求1～3任意一項所述的控制系統(tǒng)，包括如下步驟：

(1)根據永磁同步電機轉矩參考值獲取定子電流參考值；

(2)獲取永磁同步電機定子電流反饋值；

(3)采用旋轉高頻注入無位置傳感器控制技術獲取永磁同步電機轉速和轉子位置角；

(4)據定子電流參考值、定子電流反饋值、永磁同步電機轉速和轉子位置進行電流預測控制并輸出定子電壓參考值；

(5)向定子電壓參考值中注入旋轉高頻電壓信號并進行SVPWM調制得到逆變器控制信號，進而控制永磁同步電機工作。

5.根據權利要求4所述的一種車用永磁同步電機無位置傳感器模型預測控制方法，其特征在于，步驟(3)具體為：獲取永磁同步電機定子電流實時值，采用同步軸系高通濾波器濾除永磁同步電機定子高頻電流正序分量得到永磁同步電機定子高頻電流負序分量，通過位置觀測器觀測得到永磁同步電機轉速和轉子位置角。