[發明專利]基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測磁鏈控制方法

在審

• 申請號: 202210985511.8
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115967317A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 陳益廣;張浩然;蘇江
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14;H02P25/024;H02P27/06
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本發明公開了一種基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法。永磁同步電機模型預測磁鏈控制高度依賴于電機參數的準確性，然而電機參數受到溫度、磁飽和等外界因素的影響會發生變化，從而增大電磁轉矩和定子磁鏈脈動，降低控制系統的跟蹤性能。為了降低雙矢量模型預測磁鏈控制算法對電機參數的靈敏度，本發明分別建立延遲補償、磁鏈預測以及最優電壓矢量作用時間計算各環節的預測誤差模型以及誤差傳遞關系，通過在線誤差補償建立各環節獨立的誤差補償方案，以提升雙矢量模型預測磁鏈控制算法的參數魯棒性，提高預測磁鏈精度。

技術領域

本發明涉及永磁同步電機的控制技術領域，尤其涉及一種基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法。

背景技術

永磁同步電機由于具有功率密度高、結構簡單等明顯優勢，廣泛應用于許多工業和技術領域，如電動汽車、地鐵、船舶推進等。目前，模型預測磁鏈控制作為一種基于電機模型的控制方法，具有結構簡單、動態響應速度快、易于多約束優化等優點，已經成功應用于永磁同步電機驅動領域。

模型預測磁鏈控制高度依賴于電機參數的準確性，然而這些參數受到溫度、磁飽和等外界因素的影響會發生變化，使得預測環節的結果存在偏差，進而影響最優電壓矢量組合的選取以及最優電壓矢量作用時間的計算結果不準確，降低控制系統的性能。為了解決參數攝動對永磁同步電機驅動系統的負面影響，研究人員提出了一些有效的方法，設計了擾動狀態觀測器對預測誤差和參數擾動進行觀測和補償，但觀測器的實現增加了系統的計算負擔；此外還將參數辨識算法與模型預測控制相結合，利用辨識得到的系統參數替換原模型中的參數，但系統的參數魯棒性完全取決于辨識參數的效果，抗擾動性能較差。

為提升雙矢量模型預測磁鏈控制算法的參數魯棒性，本發明提出一種基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法。分別建立延遲補償、磁鏈預測以及最優電壓矢量作用時間計算各環節的預測誤差模型以及誤差傳遞關系，通過在線誤差補償建立各環節獨立的誤差補償方案，能夠更有效地增強系統對參數失配的魯棒性，同時具有較高的預測磁鏈精度。

發明內容

本發明的目的旨在提高雙矢量模型預測磁鏈控制對參數失配的魯棒性，提出基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法，從而提高永磁同步電機驅動系統的預測磁鏈精度。

一種基于預測誤差補償的魯棒型雙矢量模型預測永磁同步電機磁鏈控制方法，其特征在于，為降低雙矢量模型預測磁鏈控制算法對電機參數的靈敏度，分別建立延遲補償、磁鏈預測以及最優電壓矢量作用時間計算各環節的預測誤差模型以及誤差傳遞關系，將得到的預測誤差分別補償到各環節中，以提升雙矢量模型預測磁鏈控制算法的參數魯棒性。

其具體特征如下：

定義L與ψ_f分別為永磁同步電機的定子電感和轉子永磁磁鏈的實際值，L₀與ψ_f0為標稱值，定子電感和轉子永磁磁鏈的參數偏差分別為ΔL＝L₀-L和Δψ_f＝ψ_f0-ψ_f，永磁同步電機的直軸和交軸分別用d軸和q軸表示；

電機參數為標稱值條件下，延遲補償環節的估算表達式為

式中，和分別為(k+1)T_s時刻電機參數為標稱值條件下的d軸和q軸定子磁鏈的估算值；ψ_d(k)和ψ_q(k)分別為kT_s時刻的d軸和q軸定子磁鏈的估算值；和分別為kT_s時刻內第一最優電壓矢量和第二最優電壓矢量的作用時間；和分別為電機參數標稱值時第一最優電壓矢量的定子d軸和q軸磁鏈變化斜率；和分別為電機參數標稱值時第二最優電壓矢量的定子d軸和q軸磁鏈變化斜率，并表示為