[发明专利]车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统及方法，该系统包括：最大转矩电流比控制器，获取定子电流参考值；定子电流反馈模块：获取定子电流反馈值；位置观测器模块，观测永磁同步电机转速和转子位置角；电流预测控制模块，根据定子电流参考值、定子电流反馈值、永磁同步电机转速和转子位置进行电流预测控制并输出定子电压参考值；旋转高频电压注入模块，产生旋转高频电压信号并与定子电压参考值叠加得到控制电压；SVPWM调制模块：对控制电压进行SVPWM调制得到逆变器控制信号，逆变器连接永磁同步电机。与现有技术相比，本发明既可以实现电流控制性能的优化，又可以简化控制器硬件，提高控制系统可靠性。

技术领域

本发明涉及一种车用永磁同步电机控制技术，尤其是涉及一种车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统及方法。

背景技术

在当今汽车工业领域，资源浪费和环境污染是影响其发展的主要问题，因此各国加快了新能源汽车的开发。其中电动汽车以车载电源为动力，采用电机将电能转换成机械能，提供源动力驱动车轮行驶，对环境更加友好，具有很好的发展前景。永磁同步电机(PMSM)以其高功率密度、高输出转矩、高效率等特点，在电动汽车驱动系统领域得以广泛应用。针对永磁同步电机的各种控制技术得到了广泛研究，如矢量控制、直接转矩控制、滑模控制和模糊控制等。但是在应用中，这些控制技术都存在一定的不足，如电流谐波含量大、动态响应慢、转矩脉动大等。永磁同步电机调速系统往往需要安装位置传感器以检测转子位置和速度，完成对电机的精确控制。但安装传感器，不仅加大了电机的空间尺寸，而且额外增加了连接线和电路，使系统易受干扰，传感器的安装容易出现偏心等技术问题，影响到系统的耐用性和可靠性。

预测控制从工业控制中发展而来，具有很强工业应用基础和良好的实践经验。将预测控制策略与永磁同步电机特性相结合开发高性能的永磁同步电机控制策略，具有很好的实用价值。预测控制系统都可概括由模型预测、滚动优化、反馈校正三个部分组成，具有较好的参数鲁棒性和响应速度。但传统预测控制系统仍依赖于位置传感器检测转子位置以实现精确控制，系统可靠性不足。

使用性能良好的无位置传感器控制技术，则可以较好的解决上述使用机械式位置传感器会出现的问题。并且可以省去昂贵的机械传感器、降低维护费用、减小空间体积，增加系统在特定环境下运行可靠性。但是现有无位置传感器技术一般基于矢量控制系统，仍然存在矢量控制技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车用永磁同步电机无位置传感器模型预测控制系统，该系统包括：

最大转矩电流比控制器：根据永磁同步电机转矩参考值获取定子电流参考值；

定子电流反馈模块：获取永磁同步电机定子电流反馈值；

位置观测器模块：观测永磁同步电机转速和转子位置角；

电流预测控制模块：根据定子电流参考值、定子电流反馈值、永磁同步电机转速和转子位置进行电流预测控制并输出定子电压参考值；

旋转高频电压注入模块：产生旋转高频电压信号并与定子电压参考值叠加得到控制电压；

SVPWM调制模块：对控制电压进行SVPWM调制得到逆变器控制信号，所述的逆变器连接永磁同步电机。

所述的定子电流反馈模块包括依次连接的电流传感器、CLARK变换子模块、PARK变换子模块和低通滤波器，所述的电流传感器检测永磁同步电机定子电流，所述的低通滤波器输出永磁同步电机定子电流反馈值。