[发明专利]一种交流伺服系统高响应电流控制方法

说明书

本发明属于电流控制技术领域，公开了一种交流伺服系统高响应电流控制方法及控制系统，采用电流控制周期内PWM占空比双次刷新的方式减小电压输出滞后；采用电流预测控制算法，将本时刻采样的电流通过预测控制算法得到下一时刻的预测电压并作为电流环的输出，抵消采样延时；并针对dq轴电压耦合采用复矢量解耦控制。仿真试验表明，对比于常规的PI调节器，本发明具有更优的电流响应特性；本发明改善了电流环性能，提高了响应，在某些高响应的应用场合能很好地满足快速性要求；本发明得出的解耦后的电流预测中，电流环带宽最宽，其响应最快。

技术领域

本发明属于电流控制技术领域，尤其涉及一种交流伺服系统高响应电流控制方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：

以永磁同步电机(PMSM)作为控制对象的交流伺服系统主要以高效率、高精度、高响应性能为目标，常用的控制方式有PI控制和滞环控制，PI控制虽然简单方便，但交、直轴存在耦合，影响电流环动态响应，滞环控制电流环响应虽快，但该算法下的开关频率不固定，输出的电流含有谐波畸变，且存在稳态误差。因此为了提高伺服系统电流响应特性，且保证电流输出稳定，文献《交流永磁同步电机高性能电流控制策略》、《永磁同步电机精确控制方法及若干问题研究》提出在一个载波周期内对定子电流进行双采样和双PWM刷新的方法，减少采样延时来改善系统的响应特性；文献《交流伺服系统无时滞反馈高性能驱动控制策略研究》引入了速度指令前馈和加速度指令前馈来提高系统响应,并通过三次谐波的注入，降低调制波的幅值，提高直流电流的利用率，以此来提高系统的响应。但是，在提高电流环带宽响应方面，以上方法都较为单一。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)交流伺服系统电流环常使用PI调节器对dq轴电流进行控制，在某些高响应的应用场合不能很好地满足快速性要求。

(2)PI控制交、直轴存在耦合，影响电流环动态响应。

(3)滞环控制电流环响应虽快，但该算法下的开关频率不固定，输出的电流含有谐波畸变，且存在稳态误差。

解决上述技术问题的难度：

为提高电流环的响应速度，采用PWM双刷新控制方式对DSP的性能方面要求更高。

解决上述技术问题的意义：

本发明减少了常规PI算法中电流环存在的延时，解决了在某些高响应的应用场合不能很好地满足快速性要求为题。而且现有技术中，电流采样延时、电压输出滞后和dq轴电压耦合等都会制约电流环响应带宽提高，从而影响交流伺服系统电流环高响应特性。本发明电流预测控制算法结合dq轴复矢量可以提高电流环带宽，改善电流环响应速度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种交流伺服系统高响应电流控制方法。

本发明是这样实现的，一种交流伺服系统高响应电流控制方法，采用电流控制周期内PWM占空比双次刷新(在一个电流控制周期内PWM刷新两次)的方式减小电压输出滞后；采用电流预测控制算法，将本时刻采样的电流通过预测控制算法得到下一时刻的预测电压并作为电流环的输出，抵消采样延时；并针对dq轴电压耦合采用复矢量解耦控制。

进一步，所述交流伺服系统电流预测控制，具体包括：

永磁同步电机在旋转坐标系下的电压、磁链方程如下：

u_d、u_q为永磁同步电机的直轴和交轴电压；i_d、i_q为直轴和交轴电流；ψ_d、ψ_q为直轴和交轴磁链；L_d、L_q为直轴和交轴电感；R为定子电阻；ψ_f为永磁体磁链。