[實用新型]永磁同步電機無差拍電流預測控制系統

有效

• 申請號: 201920583837.1
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN209844868U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 尹有為;文葉葉;楊志強;李磊;趙金偉;許燁文
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P21/22;H02P21/13;H02P25/022
• 代理公司: 61214 西安弘理專利事務所
• 代理人: 涂秀清

本實用新型公開的永磁同步電機無差拍電流預測控制系統，包括分數階滑模控制器，用于永磁同步電機的轉子角速度和給定轉速的轉速差進行控制得到參考電流分量，輸入無差拍電流預測控制器；無差拍電流預測控制器，用于根據dq軸電流估計值和dq軸的參考電流預測當前時刻的dq軸的控制電壓；滑模擾動觀測器，用于得到參數變化下的電壓擾動量和電流估計值，輸入無差拍預測電流控制器；坐標變換模塊，得到dq軸坐標下的等效電流輸入到滑模擾動觀測器；驅動模塊，用于得到永磁同步電機的三相輸入電壓，驅動永磁同步電機運行。本實用新型系統使得分數階微積分與滑模變結構控制相結合，能夠削弱系統在滑動模態過程中的抖振，提高了轉速的控制精度。

技術領域

本實用新型屬于永磁同步電機技術領域，具體涉及一種永磁同步電機無差拍電流預測控制系統。

背景技術

在交流調速系統中，永磁同步電機(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)作為被控對象，具有結構簡單、調速范圍寬、效率高、運行可靠、體積小、動靜態特性好等優點。永磁同步電機控制系統是一個強耦合多變的非線性系統，目前大部分的PMSM調速系統采用PI控制算法，具有算法簡單、可靠性高及調速方便等優點，能滿足一定范圍內的控制要求的優點，但該算法控制器存在積分飽和的問題，而且負載參數發生變化或外界干擾過大時，難以滿足系統的調速要求和精確定位，故限制了在高性能場合的應用。

近年來，為了能使PMSM調速系統的控制性能得到改善和提高，一些新型的控制算法如模糊控制、自適應控制、滑模變結構控制及電流預測控制等也被國內外研究人員提出。其中電流預測控制被廣泛應用于交流調速場合，它通過對系統數學模型的分析，然后對下一狀態進行預測并求解出系統的最優控制量，而PMSM調速系統電流環多采用電流預測算法，該算法可以獲得很好的電流響應特性。但速度環仍采用PI控制算法，故速度環抗干擾性并沒有得到提高，且有著動態響應速度慢，魯棒性低等技術問題。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種永磁同步電機無差拍電流預測控制系統，解決了現有控制系統動態響應速度慢、魯棒性低的問題。

本實用新型所采用的技術方案是，永磁同步電機無差拍電流預測控制系統，包括分數階滑模控制器、無差拍電流預測控制器、滑模擾動觀測器、坐標變換模塊和驅動模塊；

分數階滑模控制器，用于根據采集到的當前時刻的永磁同步電機的轉子角速度和給定轉速的轉速差進行控制之后得到d軸的參考電流分量，然后輸入到無差拍電流預測控制器；

無差拍電流預測控制器，用于dq軸電流估計值和下一時刻dq軸的參考電流預測當前時刻下的dq軸下的電壓；

滑模擾動觀測器，用于根據對采集到的電流，得到參數變化下的電壓擾動量和電流估計值，將電流估計值輸入無差拍預測電流控制器，以及將電壓擾動量與預測出的控制電壓進行補償；

坐標變換模塊，用于將采集到定子三相電流，經過坐標變換得到永磁同步電機在當前時刻dq軸坐標下的等效電流輸入到滑模擾動觀測器；

驅動模塊，用于將無差拍電流預測控制器根據電流估計值和下一時刻dq軸的參考電流預測得到的當前時刻下的dq軸電壓和滑模擾動觀測器得到的電壓補償量進行補償后得到控制電壓，將控制電壓經過坐標變換以及空間矢量調制得到六個脈沖波形控制逆變器的六個管子的通斷，讓逆變后得到的三相電壓作為永磁同步電機的三相輸入電壓，使得永磁同步電機穩定運行。

本實用新型的其他特點還在于，

坐標變換模塊包括Clark變換模塊和Park變換模塊，將采集的三相電流i_a，i_b，i_c依次經過Clark變換模塊進行Clark變換、經過Park變換模塊進行Park變換得到永磁同步電機在當前時刻dq軸坐標下的等效電流i_d和i_q，輸入到滑模擾動觀測器。