[发明专利]一种永磁同步电机预测电流控制的计算延时补偿方法

权利要求书

1.一种永磁同步电机预测电流控制的计算延时补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采样k时刻的永磁同步电机的三相定子电流、转子位置信息、给定转速和开关管驱动信号，经Clark变换，得到αβ静止坐标系下的定子电流和电压分量；

步骤2：将步骤1中的采样转速与给定转速之间的差值，经PI控制器输出得到q轴电流给定值d轴电流采用的控制方式，再经逆Park变换得到αβ静止坐标系下的电流给定值；

步骤3：建立永磁同步电机的数学模型，并对数学模型进行离散化得到预测模型，将过去时刻内的采样参数代入预测模型可计算得到k时刻的预测电流和辅助电流，并结合k时刻的采样电流和离散控制周期时长，可获得k-1时刻内的算法执行时间；

步骤4：利用步骤3中得到的算法执行时间预测k时刻内由计算延时引起的电流变化，并对k时刻的电流采样值进行补偿，具体为：

假设k时刻内的算法执行时间与k-1时刻内的算法执行时间相等，在上一时刻的电压继续作用下，k时刻内由计算延时引起的电流变化量与预测电流变化量相等，因此，得到k时刻内由计算延时引起的电流变化量为：

对k时刻的电流采样值进行补偿，得到补偿后的电流为：

步骤5：将步骤4中补偿后的电流代入预测模型计算下一时刻的预测值，并利用价值函数进行遍历寻优，将最优电压矢量对应的开关管驱动信号输出给逆变器以控制电机运行，具体为：

计算补偿后的电流在各个电压矢量作用下得到k+1时刻的电流预测值为：

式中，为有限控制集中的7个基本电压矢量{V_i|i＝0,1,…,6}在αβ坐标系下的复矢量形式；

将利用补偿后的电流得到的电流预测值代入价值函数进行遍历寻优，选择满足最小化价值函数的基本电压矢量，并将其对应的开关管驱动信号输出给逆变器以控制电机运行，价值函数具体为：

式中，为电流给定的复矢量形式。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机预测电流控制的计算延时补偿方法，其特征在于：步骤3所述建立永磁同步电机的数学模型，并对数学模型进行离散化得到预测模型，将过去时刻内的采样参数代入预测模型可计算得到k时刻的预测电流和辅助电流，并结合k时刻的采样电流和离散控制周期时长，可获得k-1时刻内的算法执行时间具体为：

在αβ静止坐标系下对永磁同步电机建立数学模型，其复矢量形式如下：

式中，u_s和i_s分别为定子电压和电流矢量；R_s、L_s和Ψ_f分别为定子电阻、定子电感和永磁体磁链；ω_e为转子电角速度；θ_e为转子电角度；

数学模型进行一阶前向欧拉离散得到预测模型，将k-1时刻内的电流、电压和转速采样值代入预测模型计算得到k时刻的预测电流为：

式中，为k-1时刻的电流采样值；T_s为离散控制周期时长；

定义k时刻的辅助电流的物理意义为k-1时刻的采样电流在k-2时刻内的电压矢量持续作用下直至k时刻的结果，将k-1时刻的电流和转速采样值以及k-2时刻的电压采样值代入预测模型计算得到辅助电流为：

假设实际电压作用下的电流变化是符合预测结果的线性变化，转换为k时刻的电流差值与k-1时刻的算法执行时间的关系，可得到k-1时刻算法执行时间为：

式中，为k时刻的电流采样值。