[發(fā)明專利]一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910059259.6
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109660170B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樊英;張秋實;毛晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14;H02P25/022
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉倩

1.一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，t_k時刻永磁同步電機dq軸電流的獲?。和ㄟ^電流傳感器采集永磁同步電機的三相電流，經(jīng)過坐標(biāo)變換得到永磁同步電機在t_k時刻的dq軸電流；

S2，t_k時刻電機旋轉(zhuǎn)角速度獲取：通過編碼器測量并計算得到永磁同步電機的實際轉(zhuǎn)速；

S3，t_k+1時刻永磁同步電機dq軸預(yù)測電流的獲取：將經(jīng)步驟S1獲取的dq軸電流、步驟S2獲取的電機旋轉(zhuǎn)角速度及t_k-1時刻無差拍電流預(yù)測控制器輸出的dq軸電壓輸入到基于復(fù)數(shù)域坐標(biāo)系下建立的線性擴張狀態(tài)觀測器中，得到t_k+1時刻永磁同步電機dq軸電流預(yù)測值以及參數(shù)變化導(dǎo)致的dq軸電壓干擾,所述線性擴張狀態(tài)觀測器為：

其中，T_s為采樣周期；R_c為已知理想定子電阻；L_c為已知理想定子電感；λ_c為已知理想永磁體磁鏈；ω_r為電機電角速度；u_dq為定子電壓；i_dq為定子電流；為定子電流預(yù)測值；v_dq為dq軸電壓干擾；e為定子電流誤差；j為虛數(shù)單位；β₁、β₂為擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)；

S4，dq軸電流給定值獲取：將經(jīng)步驟S2獲取的電機旋轉(zhuǎn)角速度與給定電角速度做差，通過PI速度控制器計算出dq軸電流給定值；

S5，t_k時刻永磁同步電機dq軸電壓的獲?。簩⒔?jīng)步驟S3得到的t_k+1時刻永磁同步電機dq軸電流預(yù)測值以及經(jīng)步驟S4獲得的t_k時刻dq軸電流給定值輸入到無差拍電流預(yù)測控制器，該控制器基于復(fù)數(shù)域坐標(biāo)系建立，輸出得到t_k時刻復(fù)數(shù)域坐標(biāo)下的dq軸電壓；

S6，t_k時刻永磁同步電機dq軸電壓的更新獲取：將經(jīng)步驟S3得到的參數(shù)變化導(dǎo)致的dq軸復(fù)數(shù)域的電壓干擾補償至無差拍電流預(yù)測控制器，重新得到t_k時刻dq軸電壓；

S7，信號產(chǎn)生：通過坐標(biāo)變換以及空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生控制三相逆變器功率器件的通斷信號，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制方法，其特征在于所述無差拍電流預(yù)測控制器為：

其中，T_s為采樣周期；R_c為已知理想定子電阻；L_c為已知理想定子電感；λ_c為已知理想永磁體磁鏈；ω_r為電機電角速度；u_dq為定子電壓；為定子電流給定值；為定子電流預(yù)測值；j為虛數(shù)單位。

3.如權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制方法，其特征在于所述步驟S6中將線性擴張狀態(tài)觀測器觀測得到的電壓干擾補償至無差拍電流預(yù)測控制器，重新得到t_k時刻的dq軸電壓為：

4.利用如權(quán)利要求1所述方法的一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制系統(tǒng)，其特征在于包括采集系統(tǒng)、坐標(biāo)變換系統(tǒng)、無差拍電流預(yù)測控制器、線性擴狀態(tài)觀測器及PI速度控制器，

所述采集系統(tǒng)包括用于采集永磁同步電機實際轉(zhuǎn)速的編碼器及用于采集永磁同步電機電流的傳感器；

所述無差拍電流預(yù)測控制器用于輸出dq軸電壓；

所述PI速度控制器用于計算dq軸電流給定值；

所述線性擴張狀態(tài)觀測器用于獲得永磁同步電機dq軸電流預(yù)測值以及參數(shù)變化導(dǎo)致的dq軸電壓干擾；

所述坐標(biāo)變換系統(tǒng)分別與采集系統(tǒng)與調(diào)制模塊相連接，通過線性擴張狀態(tài)觀測器來預(yù)測下一個周期的電流，并觀測出參數(shù)變化造成的電壓干擾，并將電壓干擾補償至無差拍電流預(yù)測控制器中，通過坐標(biāo)變換以及空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生控制三相逆變器功率器件的通斷信號，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種永磁同步電機高可靠性電流預(yù)測控制系統(tǒng)，其特征在于：所述坐標(biāo)變換系統(tǒng)包括Clarke坐標(biāo)變換、Park坐標(biāo)變換及反Park坐標(biāo)變換，所述Clarke坐標(biāo)變換、Park坐標(biāo)變換與采集系統(tǒng)相連接，用于變換獲取采集到的電流，所述反Park坐標(biāo)變換與調(diào)制模塊相連接，相互作用得到控制三相逆變器功率器件的通斷信號。