[发明专利]一种基于占空比修正的永磁同步电机无差拍控制策略

说明书

本发明公开了一种基于占空比修正的永磁同步电机无差拍控制策略，通过占空比修正的方式对占空比计算至占空比作用的半个周期的延时进行补偿，并且将电流跟踪缩短至1.5个周期。此种控制方式在PWM载波计数顶点利用占空比修正等式计算获得修正占空比值，而不是通过模型预测获得，降低了系统的参数依赖性，使控制系统更简单。此种控制方式提升了永磁同步电机驱动系统的动态响应性能，增强了其鲁棒性，并且使电流能在1.5个周期内快速准确跟踪上给定电流，具有一定的应用价值。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机无差拍控制技术领域，尤其涉及一种基于占空比修正的永磁同步电机无差拍控制策略。

背景技术

永磁同步电机无差拍控制的基本原理是：先采取当前时刻的电流值，再结合电机的电压预测模型，预测出下一时刻作用在控制系统上的期望指令电压，然后通过SVPWM调制方法产生开关信号传递给逆变器，这样可以保证实际输出电流能无差拍快速跟踪上参考电流。

无差拍控制相比于传统的PI控制不需要复杂的电流内环控制参数，且动态性能好，可以实现对指令信号无超调的快速跟踪，但同时也存在需要精确的数学模型、脉宽调制占空比更新延迟等问题，电机参数失配会影响控制系统的性能甚至导致系统不收敛。当前时刻计算得到的占空比在下一时刻才能作用，导致了一拍延时的问题，需要两个周期电流才能跟随给定。目前已有使用在PWM载波计数顶点更新占空比的方法将电流控制延时缩短至1.5个控制周期，以及采用在一个载波周期内定子电流双次采样占空比双更新策略，提升系统的动态响应性能，但上述方法都没有对占空比计算至占空比作用的半个周期的延时进行补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种基于占空比修正的永磁同步无差拍控制策略，通过占空比修正的方式对占空比计算至占空比作用的半个周期的延时进行补偿，并且将电流跟踪缩短至1.5个周期。此种控制方式在PWM载波计数顶点利用占空比修正等式计算获得修正占空比值，而不是通过模型预测获得，降低了系统的参数依赖性，使控制系统更简单。此种控制方式提升了永磁同步电机驱动系统的动态响应性能，增强了其鲁棒性，并且使电流能在1.5个周期内快速准确跟踪上给定电流。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于占空比修正的永磁同步电机无差拍控制策略，通过在PWM载波计数顶点更新占空比的方式将电流跟踪缩短至1.5个周期，并在后半个周期采用基于占空比修正的方式对PWM下一个载波周期计数初始时更新的占空比进行修正计算，从而实现1.5个周期电流的快速准确跟踪，所述方案的实现步骤如下：

步骤1)，在kT_s时刻对永磁同步电机的相电流进行采样i_k，并结合永磁同步电机的电压预测模型计算得到占空比D(k+0.5)；

步骤2)，在(k+0.5)T_s时刻更新占空比D(k+0.5)；

步骤3)，在(k+0.5)T_s时刻对永磁同步电机的相电流进行采样i_k+0.5，利用占空比修正等式，结合i_k、D(k)以及D(k+0.5)预测得到(k+1)T_s时刻的电流i'_k+1；

步骤4)，根据预测的电流i'_k+1得到(k+1)T_s时刻装载的修正占空比D(k+1)；

步骤5)，在(k+1)T_s时刻更新占空比D(k+1)；

步骤6)，重复步骤1)至步骤5)，使得电机电流快速准确跟踪上给定电流。

作为本发明一种基于占空比修正的永磁同步电机无差拍控制策略，所述步骤1)中电机相电流通过霍尔电流传感器采样得到。