[發明專利]一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法

有效

• 申請號: 202010437318.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111600523B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 楊凱;楊帆;姜峰;柳岸明;辜成林;李健;熊飛
• 申請（專利權）人: 華中科技大學;深圳華中科技大學研究院
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/13;H02P25/022
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

1.一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

S1.獲取永磁同步電機在旋轉坐標系下的電壓方程組，利用所述電壓方程組獲取d軸電流擾動項和q軸電流擾動項；

S2.獲取永磁同步電機的三相相電流、三相線電壓和轉速信號，利用線性擴張狀態觀測器、d軸電流擾動項和q軸電流擾動項，得到d軸電流觀測值、q軸電流觀測值、d軸電流擾動項觀測值和q軸電流擾動項觀測值；

S3.利用d軸電流擾動項觀測值和q軸電流擾動項觀測值獲取擾動控制器的d軸輸出值和q軸輸出值，利用電感提取算法獲取電感預測值，并結合增量預測模型得到d軸電流預測值和q軸電流預測值；

S4.利用電感預測值、d軸電流預測值和q軸電流預測值對永磁同步電機的開關信號進行調整，以實現永磁同步電機的閉環控制；

所述電感提取算法的迭代表達式為：

其中，E_Ld為d軸擾動控制器的輸出值，E_Lq為q軸擾動控制器的輸出值，α為權重因子，分別為當前時刻和下一時刻永磁同步電機的電感預測值，T_s為采樣周期。

2.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法，其特征在于，所述電壓方程組具體為：

其中，i_d、i_q、u_d、u_q、w_e和ψ_f分別為永磁同步電機在旋轉坐標系下的d軸電流、q軸電流、d軸電壓、q軸電壓、電角速度和永磁體磁鏈，R₀、L₀分別為永磁同步電機的電樞電阻初始值、電樞電感初始值，ΔL為電樞電感的真實值與初始值之間的誤差，ΔR為電樞電阻的真實值與初始值之間的誤差，Δψ_f為永磁體磁鏈的真實值與初始值之間的誤差。

3.根據權利要求2所述的一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法，其特征在于，利用所述電壓方程組獲取d軸電流擾動項f_d和q軸電流擾動項f_q具體為：

4.根據權利要求1所述的一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法，其特征在于，所述線性擴張狀態觀測器的d軸電流觀測值和d軸電流擾動項觀測值具體為：

其中，u_d(k)為當前時刻的d軸電壓的采樣值，L₀為永磁同步電機的電樞電感初始值，為當前時刻的d軸電流的觀測值，為下一時刻的d軸電流的觀測值，i_d(k)為當前時刻的d軸電流的采樣值，e_d(k)為當前時刻的d軸電流的觀測值和采樣值之間的誤差，為當前時刻的d軸電流擾動項觀測值，為下一時刻的d軸電流擾動項觀測值，T_s為采樣周期，β₁、β₂分別為所述線性擴張狀態觀測器的第一增益和第二增益。

5.根據權利要求4所述的一種永磁同步電機的模型預測電流控制方法，其特征在于，所述增量預測模型中d軸電流預測值i^p_d(k+1)表達式為：

其中，R_s為永磁同步電機的電樞電阻的真實值，L_s為永磁同步電機的電樞電感的真實值，u_d(k-1)為上一時刻的d軸電壓的采樣值，i_d(k-1)為上一時刻的d軸電流的采樣值，i_q(k-1)和i_q(k)分別為上一時刻和當前時刻的q軸電流的采樣值，w_e為永磁同步電機的電角速度。