[發明專利]一種永磁同步電機單電流傳感器控制方法

有效

• 申請號: 202010929939.1
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112087177B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 王偉;盧志祥;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P21/18;H02P21/22;H02P21/24;H02P25/022
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開了一種永磁同步電機單電流傳感器控制方法，屬于電機驅動與控制技術領域，首先對直流母線電流i_dc進行采樣，并利用上一個周期的控制矢量重構出三相電流i_a，i_b，i_c；然后根據每一個候選矢量與電機相電流更新的模式確定每一個重構的相電流的淪陷時間；根據電機離散狀態模型計算出每一個候選矢量作用下的預測電流；建立起關于電流跟蹤誤差與相電流淪陷時間的價值函數，并選取最低價值函數對應的候選矢量作為最優控制矢量，并作用于逆變器，本發明解決了僅使用一個直流母線電流傳感器以完成對三相永磁同步電機的控制，可以在僅使用一個電流傳感器的情況下獲得良好的電機控制性能。

技術領域

本發明屬于電機驅動與控制技術領域，尤其涉及一種永磁同步電機單電流傳感器控制方法。

背景技術

傳統的三相電機驅動系統常需要兩個相電流傳感器以完成三相電流采樣。同時一個直流母線電流傳感器也會被使用以完成過流保護。而較多的電流傳感器一方面更容易引起傳感器故障的發生，另一方面硬件成本過高，尤其對于一些低成本應用場合。為了降低電流傳感器數量，現在常用的方法是只使用一個直流母線電流傳感器，然后利用一定的電流重構策略完成相電流的重構。對于傳統的占空比調制(PWM)控制策略，比如比例積分控制，無差拍預測控制，在一個周期內有兩個相鄰的有效電壓矢量作用，因此可以通過兩次直流母線電流采樣重構出相電流。但是這種相電流重構策略存在相電流采樣死區問題，在低速區域，相電流重構可能會失敗。而對于單電壓矢量控制策略，如直接轉矩控制，電流滯環控制，模型預測控制，一個周期內只有一個電壓矢量作用，那么PWM策略的相電流重構策略失效，因此需要兩次不同相電流更新的周期以完成三相電流的重構。模型預測控制(MPC)是一種高性能的電機驅動控制策略。它的優點是結構簡單，響應迅速，適用于多目標優化與多約束系統的控制。

發明內容

本發明提出了一種永磁同步電機單電流傳感器控制方法，解決了僅使用一個直流母線電流傳感器以完成對三相永磁同步電機的控制。

為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：先對直流母線電流i_dc進行采樣，并利用上一個周期的控制矢量重構出三相電流i_a，i_b，i_c；然后根據每一個候選矢量與電機相電流更新的模式確定每一個重構的相電流的淪陷時間；根據電機離散狀態模型計算出每一個候選矢量作用下的預測電流；建立起關于電流跟蹤誤差與相電流淪陷時間的價值函數，并選取最低價值函數對應的候選矢量作為最優控制矢量，并作用于逆變器；所述方法包括如下步驟：

(1)對直流母線電流i_dc(k)進行采樣，利用上一個周期選擇的電壓矢量U_m(k)計算出相電流更新后的三相電流i_a，i_b，i_c：

通過上面表格得出在電壓矢量U_m(k)作用下更新的三相電流：

其中m為電壓矢量U_m(k-1)的序號，i_x(k-1)(x＝a,b,c)為上一個周期的更新的三相電流。N(k)為相編碼,表達式如下：

(2)計算相電流更新時間T_{re_x}(k)(x＝a,b,c):

其中T_{re_x}(k-1)是上一個采樣周期的相電流更新時間。

(3)根據T_{re_x}(k)(x＝a,b,c)，計算出重構相電流i_x(k)(x＝a,b,c)：