[發明專利]一種基于電流差全更新的永磁同步電機無模型預測電流控制方法

在審

• 申請號: 202110792835.5
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113315440A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 於鋒;周陳輝;程勛慧
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H02P21/22
• 分類號: H02P21/22;H02P21/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 吳旭

本發明涉及一種基于電流差全更新的永磁同步電機無模型預測電流控制方法，首先獲取k時刻的三相電流、轉子電角度、給定轉速以及k?1時刻的三相電流和開關狀態；然后計算第k個采樣周期內作用矢量的dq軸電流差，并根據不同基本電壓矢量投影到旋轉坐標系上的對應電流差的關系計算所有基本電壓矢量所對應的dq軸電流差，并更新電流差查找表；然后計算k+1時刻dq軸電流的預測值，并通過滾動優化輸出使價值函數最小的基本電壓矢量。本發明不需要電阻、磁鏈和電感參數參與運算，能夠有效降低模型失配對系統性能的影響，此外，在一個采樣周期內能夠全部電流差，有效地提高了電流差的更新頻率。

技術領域

本發明涉及一種基于電流差全更新的永磁同步電機無模型預測電流控制方法，屬于電機驅動及控制領域。

背景技術

模型預測電流控制(Model predictive current control,MPCC)通過最小化價值函數來直接選擇最優的開關狀態，保障了良好的電流跟蹤性能，具有響應速度快、多目標優化、原理簡單等優點。但MPCC策略的電流跟蹤精度主要取決于精確的電機參數，包括定子電阻、dq軸電感和永磁體磁鏈，然而在實際應用中電機參數不僅難以準確獲悉，還會隨著運行環境的變化而改變，模型失配問題無法避免，極大限制了MPCC的適用范圍。基于此，為了降低參數的不確定性對系統控制性能的影響，已提出一種基于電流差檢測的無模型預測電流控制(Model-free predictive current control,MFPCC)算法。

MFPCC算法通過采用過去時刻被儲存在電流差查找表中的不同開關狀態下的電流差和當前電流狀態來取代基于模型的電流預測，不需要任何的電機參數參與運算，因此具有很強的參數魯棒性。然而MFPCC算法的穩定運行依賴于高精度的電流差，因此需要較高的電流差更新頻率。

發明內容

技術問題：針對上述問題，提出一種基于電流差全更新的永磁同步電機無模型預測電流控制方法，能夠在保證價值函數最優輸出的前提下實現一周期內電流差的全更新，有效地提高電流差的更新頻率。

技術方案：一種基于電流差全更新的永磁同步電機無模型預測電流控制方法，包括如下步驟：

步驟1：將給定轉速N_r^ref和實際轉速N_r通過轉速外環PI控制器得到(k+1)時刻的q軸參考電流i_q^ref(k+1)，并給定d軸參考電流i_d^ref(k+1)＝0；

步驟2：通過編碼器得到永磁同步電機的電角度θ，并獲取(k-1)時刻和k時刻的三相定子電流i_s(k-1)和i_s(k)，s＝a，b，c，然后對三相定子電流做Clark變換和Park變換得到(k-1)時刻和k時刻定子電流在dq軸的分量i_d(k-1)、i_q(k-1)和i_d(k)、i_q(k)；

步驟3：利用電流差計算模塊獲取(k-1)時刻基本電壓矢量作用下的dq軸電流差Δi_d|S_k-1、Δi_q|S_k-1，并根據投影到dq坐標系上的對應電流差的關系計算所有基本電壓矢量所對應的dq軸電流差，再更新電流差查找表；

步驟4：通過電流預測模塊并結合電流差查找表對(k+1)時刻不同開關狀態下的dq軸電流進行預測，得到預測值i_d(k+1)|S_j、i_q(k+1)|S_j；

步驟5：通過滾動優化輸出使價值函數最小的基本電壓矢量。