[发明专利]一种永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法

说明书

一种永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法，包括：由控制系统在kT_s、(k+0.25)T_s、(k+0.5)T_s、(k+0.75)T_s时刻进行取样；计算电机参考电流q轴分量；在kT_s、(k+0.5)T_s时刻求解电机实际电流d、q轴分量；利用电机离散预测模型，得到预测电压d、q轴分量；采用不对称七段式两电平SVPWM调制策略，在kT_s、(k+0.5)T_s时刻计算六路PWM脉冲的占空比，在(k+0.25)T_s、(k+0.5)T_s、(k+0.75)T_s、(k+1)T_s时刻输出六路PWM脉冲作用于六桥臂逆变器，进而实际输出对应参考电压作用于电机。本发明通过两次电压电流采样，四次电机转子位置角采样并在一个载波周期内更新四次PWM占空比，有效的提升了低开关频率下系统的动态性能，且稳态无静差、震荡。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机。特别是涉及一种永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法。

背景技术

模型预测控制(Model Predictive Control，简称MPC)最初是在工程应用中发展起来的，具有很强的工业应用背景和广泛的实用性。在石油、化工、航天和能源等多个过程控制领域都成功应用这种控制方法。永磁同步电机控制系统多采用转速、电流双闭环控制结构，其中电流内环的动、稳态性能是提升永磁同步电机控制系统性能的关键因素。模型预测控制利用在k时刻的电机状态通过预测模型来预测k+1时刻应作用于电机的电压矢量。该电压矢量作用一个周期后，电机电流能精确跟随指令电流值。模型预测控制能够使电机电流获得良好的动态和稳态响应。但是对于数字控制来说控制延时是制约电流内环动、稳态性能的主要因素之一。在低开关频率的工况下，PWM占空比更新延时周期较长，此时电机电压、电流和转子位置角的实际值与采样值变化较大导致控制量存在较大误差会造成电流控制出现振荡和静差，电流振荡会引起电机机械抖动甚至会使驱动器因过流报警而停止运行；电流静差会降低驱动系统运行效率，导致了驱动系统无法输出额定转矩以及无法工作在力矩控制模式等诸多问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以大幅提高永磁同步电机控制系统动稳态性能的永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法。

本发明所采用的技术方案是：一种永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法，包括以下步骤：

1)在kT_s时刻和(k+0.5)T_s时刻，由控制系统对电机ABC三相电流、直流母线电压和电机转子电角速度进行取样；在kT_s时刻、(k+0.25)T_s时刻、(k+0.5)T_s时刻、(k+0.75)T_s时刻，由控制系统对转子位置角进行取样，k＝1，2，3……；T_s为IGBT开关周期；

2)在电机参考电流d轴系分量为零控制下，通过转速环PI调节器计算电机参考电流q轴系分量具体为：

其中，分别为电机参考电流d、q轴系分量，为转速环PI调节器比例系数，为转速环PI调节器积分系数，ω^ref为转速参考值，ω为电机转子机械角速度；

3)根据电机ABC三相电流，求解(k+x)T_s时刻电机实际电流d、q轴系分量i_d(k+x)、i_q(k+x)，具体求解为：