基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法

文档序号:39916012发布日期:2024-11-08 20:07阅读:13来源:国知局
基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法

本发明属于永磁同步电机预测电流控制,尤其涉及一种能够提升参数鲁棒性的基于超局部增量模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法。


背景技术:

1、目前,现有适用于永磁同步电机无差拍预测电流控制的方法主要可分为参数辨识方法、扰动观测器方法、无模型控制方法三类,但这三类方法均存在一些缺陷,使得控制精度与效果受到了不同程度的限制。例如,在参数辨识方法中常见欠秩问题,因此普遍无法实现全部电机参数的同时辨识;扰动观测器方法在控制中的复杂性较高,计算成本始终难以降低;无模型控制方法主要是指基于超局部模型实现,大都需要引入一个观测器来观测未知的总扰动,因此实际应用时具有与扰动观测器方法类似的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,针对本领域中所存在的技术问题,本发明提供了一种基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法,具体包括以下步骤:

2、步骤一、实时采集永磁同步电机三相电流中的两相电流信息,以及永磁同步电机的转子位置信息;

3、步骤二、在dq轴参考坐标系下建立永磁同步电机的电压方程,并根据电机的电压方程建立永磁同步电机超局部模型;

4、步骤三、基于所述永磁同步电机超局部模型,建立离散化的永磁同步电机的超局部增量模型;

5、步骤四、基于稳态情况下相邻时刻的扰动近似不变的假设对所述超局部增量模型进行简化;并利用简化后的超局部增量模型进行无差拍预测电流控制的一步延迟电流补偿和参考电压的计算;

6、步骤五、将计算得到的下一时刻参考电压输入到svpwm调制模块中得到逆变器的开关信号,进而驱动永磁同步电机运行。

7、进一步地,步骤二中建立的永磁同步电机的电压方程具体采用以下形式:

8、

9、式中,ud、uq分别代表dq轴电压,id、iq分别代表dq轴电流,rs表示定子电阻,ld,lq表示dq轴电感,ψf表示永磁体磁链,ωe代表电机的电角速度,t代表时间变量;

10、在此基础上建立永磁同步电机超局部模型的具体形式如下:

11、

12、式中,fd和fq均代表系统的未知扰动,可分别表示为:

13、

14、在稳态情况下fd和fq也都是相对稳定的稳态量。

15、进一步地,步骤三中首先针对永磁同步电机超局部模型,根据前向欧拉方法得到以下离散化的电流预测等式:

16、

17、并推导得到:

18、

19、将上述两式相减得到永磁同步电机的超局部增量模型为:

20、

21、进一步地,步骤四中基于稳态情况下fd(k)≈fd(k-1)、fq(k)≈fq(k-1)的假设,将超局部增量模型简化为以下形式:

22、

23、通过上式也得到了用于进行无差拍预测电流控制的一步延迟电流补偿等式。

24、进一步地,步骤五中具体利用一步延迟电流补偿计算得到的预测电流,以及当前时刻的指令电流值计算出下一时刻应施加的电压矢量为:

25、

26、其中,代表指令电流。

27、上述本发明所提供的基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法,其在超局部模型的基础上通过设计适合的假设并执行相应的离散化与简化处理,来得到一种超局部增量模型用于无差拍预测电流控制,从而能够仅利用过去时刻的电压、电流及电感参数即可得到一步延迟电流补偿和参考电压的计算结果,而不需要使用永磁同步电机的电阻和磁链参数,大大降低了电机控制中对电机参数的依赖性,在实际应用中,即使电机参数发生变化,系统仍能保持较高的性能稳定性和控制精度,显著降低了电机控制系统的调试与使用成本。相比其他现有技术,本发明完全不需要使用扰动观测器,因而可以有效减少计算负担,降低控制芯片的成本。



技术特征:

1.基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法,其特征在于:具体包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤二中建立的永磁同步电机的电压方程具体采用以下形式:

3.如权利要求2所述的方法,其特征在于:步骤三中首先针对永磁同步电机超局部模型,根据前向欧拉方法得到以下离散化的电流预测等式:

4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:步骤四中基于稳态情况下fd(k)≈fd(k-1)、fq(k)≈fq(k-1)的假设,将超局部增量模型简化为以下形式:

5.如权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤五中具体利用一步延迟电流补偿计算得到的预测电流,以及当前时刻的指令电流值计算出下一时刻应施加的电压矢量为:


技术总结
本发明提供了一种基于超局部模型的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法,其在超局部模型的基础上通过设计适合的假设并执行相应的离散化与简化处理,来得到一种超局部增量模型用于无差拍预测电流控制,从而能够仅利用过去时刻的电压、电流及电感参数即可得到一步延迟电流补偿和参考电压的计算结果,而不需要使用永磁同步电机的电阻和磁链参数,大大降低了电机控制中对电机参数的依赖性,在实际应用中,即使电机参数发生变化,系统仍能保持较高的性能稳定性和控制精度,显著降低了电机控制系统的调试与使用成本。相比其他现有技术,本发明完全不需要使用扰动观测器,因而可以有效减少计算负担,降低控制芯片的成本。

技术研发人员:张硕,赵明威,李洪彪,杨波,金鑫,肖强,欧阳湘军
受保护的技术使用者:北京理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/7
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