[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

摘要

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kTs、(k+0.25)Ts、(k+0.5)Ts、(k+0.75)Ts时刻进行取样；计算电机参考电流q轴分量；在kTs、(k+0.5)Ts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kTs、(k+0.5)Ts时刻计算六路PWM脉冲的占空比，在(k+0.25)Ts、(k+0.5)Ts、(k+0.75)Ts、(k+1)Ts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。

主权项

1.一种永磁同步电机系统过采样预测电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)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……；/n2)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：/n /n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；/n3)根据电机ABC三相电流，求解kT_s时刻电机实际电流d、q轴系分量i_d(k)、i_q(k)，具体求解为：/n /n其中，x在每个载波周期的前半部分为0，后半部分为0.5，i_d(k+x)和i_q(k+x)分别为电机实际电流的d、q轴系分量，i_A(k)、i_B(k)和i_C(k)为电机的ABC三相电流，M_ABC/αβ为由ABC三相静止轴系到αβ两相静止轴系的变换矩阵，M_αβ/dq为由αβ两相静止轴系到dq两相旋转轴系的变换矩阵，具体表达式如下：/n /n /n式中，θ(k+x)为(k+x)T_s时刻d轴系与α轴系的夹角；/n4)在kT_s时刻和(k+0.5)T_s时刻，根据电流预测模型得到电机实际电流d、q轴系分量的预测值，包括分别预测(k+0.25)T_s时刻和(k+0.75)T_s时刻电流d、q轴系分量和以及和作为电压预测模型的延时补偿；/n5)利用电压预测模型，分别根据kT_s时刻和(k+0.5)T_s时刻的所述电机转子电角速度、电机参考电流d轴系和q轴系分量和电机实际电流的d轴系和q轴系分量的预测值，得到使得预测电流在(k+1)T_s时刻跟踪参考电流的预测电压d、q轴系分量和在(k+1.5)T_s时刻跟踪参考电流的预测电压d、q轴系分量和/n6)在每个载波周期中，采用不对称七段式两电平SVPWM调制方法，计算四次三相逆变器的PWM占空比T_a、T_b和T_c，并对每次的计算结果进行更新；在kT_s时刻判断(k-0.25)T_s时刻所计算的PWM占空比在kT_s时刻到(k+0.25)T_s时刻之间与三角载波有几个交点，如果交点数大于1，则kT_s时刻计算的三相PWM占空比等于(k-0.25)T_s时刻三相PWM占空比，如果交点数等于1，则根据kT_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和转子位置角θ(k)以及在kT_s时刻到(k+0.25)T_s时刻与三角载波有交点的一相PWM占空比，重新计算其他两相的PWM占空比，如果没有交点则根据kT_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和转子位置角θ(k)，计算三相PWM占空比；/n在(k+0.25)T_s时刻根据kT_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和(k+0.25)T_s时刻的转子位置角θ(k+0.25)，计算三相PWM占空比；/n在(k+0.5)T_s时刻判断(k+0.25)T_s时刻所计算的三相PWM占空比在(k+0.5)T_s时刻到(k+0.75)T_s时刻之间与三角载波有几个交点，如果交点数大于1，则(k+0.5)T_s时刻计算的三相PWM占空比等于(k+0.25)T_s时刻三相PWM占空比，如果交点数等于1，则根据(k+0.5)T_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和转子位置角θ(k+0.5)以及在(k+0.5)T_s时刻到(k+0.75)T_s时刻与三角载波有交点的一相PWM占空比，重新计算其他两相的PWM占空比，如果没有交点则根据(k+0.5)T_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和转子位置角θ(k+0.5)，计算三相PWM占空比；/n在(k+0.75)T_s时刻根据(k+0.5)T_s时刻计算出的参考电压d、q轴系分量和(k+0.75)T_s时刻的转子位置角θ(k+0.75)，计算三相PWM占空比；将每个时刻计算出的三相PWM占空比延时0.25T_s后与三角载波进行比较并输出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，并返回步骤1)进行循环。/n