[发明专利]六相永磁同步电机无参数模型预测电流控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种六相永磁同步电机无参数模型预测电流控制系统及方法，系统包括PWM生成模块和逆变器，PWM生成模块用于输出PWM信号控制逆变器的工作，逆变器用于驱动电机；还包括采样模块、坐标变换模块、电流差计算模块、超局部模型、超局部模型参数估计模块、转速控制器、代价函数模块；超局部模型包括延时补偿模块和电流预测模块。本发明通过使用六相永磁同步电机超局部模型替代传统模型，通过电流差计算更新六相永磁同步电机超局部模型参数，避免了模型预测对电机参数的依赖，能在电机参数失配的情况下实现对六相永磁同步电机的高性能控制，有效解决六相永磁同步电机模型预测控制中对参数敏感性强的问题，提高系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种同步电机控制方法，特别涉及一种六相永磁同步电机无参数模型预测电流控制系统及方法。

背景技术

目前，与传统三相电机相比，多相电机具有低压大功率输出、容错能力强等优点，在船舰电力推进、电动汽车、航空航天等领域具有广阔的应用前景。其中，中心点隔离，两套绕组相移30°连接的六相永磁同步电机，因其特殊的结构，进而消除了6次转矩脉动，得到了广泛的应用。模型预测控制根据预测模型，预测当前作用的电压矢量对系统未来性能的影响，通过遍历所有可选的电压矢量，在给定时域内在线求解出系统的优化问题，最后将选择出的最优电压空间矢量作用于电机，获得理想的控制效果。模型预测控制相较于矢量控制具有更简单的控制结构，无需PI整定，而且可以得到快速的转矩与电流的响应，同时可以为不同的系统专门设计相应的优化目标，诸如抑制谐波电流，提高负载电流的质量，降低开关频率等等。而模型预测控制与直接转矩控制相比，又可以获得较为固定的开关频率以及较好的稳态性能。传统的模型预测控制采用理想化建模，忽略非线性及参数变化，导致模型严重依赖于系统参数的准确性。在六相永磁同步电机实际工程应用中，电机参数如电阻、电感等随温度、电磁场变化而发生变化时，会导致电机模型失配，从而导致电机驱动系统出现转矩脉动或者定子绕组过电流等现象，降低模型预测控制的控制性能。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种六相永磁同步电机无参数模型预测电流控制系统及方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种六相永磁同步电机无参数模型预测电流控制系统，包括PWM生成模块和逆变器，PWM生成模块用于输出PWM信号控制逆变器的工作，逆变器用于驱动电机；还包括采样模块、坐标变换模块、电流差计算模块、超局部模型、超局部模型参数估计模块、转速控制器、代价函数模块；其中超局部模型包括延时补偿模块和电流预测模块；

采样模块用于采样各控制周期的定子相电流；其输出定子相电流信号至坐标变换模块；

坐标变换模块用于将定子相电流转换为dq坐标系下d、q轴电流；其输出d、q轴电流分别至电流差计算模块、超局部模型参数估计模块及延时补偿模块；

电流差计算模块用于计算相邻时刻之间的d轴电流差及q轴电流差；其输出计算结果至超局部模型参数估计模块；

超局部模型参数估计模块用于根据已知d、q轴的电流差及矢量控制电压，对超局部模型的参数进行估计；其输出超局部模型的参数分别至延时补偿模块和电流预测模块；

延时补偿模块用于预测电机在第k控制周期的控制电压作用下，在第k+1时刻的电流值；其输出第k+1时刻的电流预测值至电流预测模块；

电流预测模块用于预测分别在12个虚拟控制电压矢量作用下，第k+2时刻d、q轴电流值；其输出对应12个虚拟控制电压矢量的第k+2时刻d、q轴电流预测值至代价函数模块；

转速控制器用于通过给定的转速得到电流参考值；其输入给定转速值，输出电流参考值至代价函数模块；