一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115765562A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211167967.X(22)申请日2022.09.23(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区北农路2号(72)发明人张永昌赵继乾(74)专利代理机构北京风雅颂专利代理有限公司11403专利代理师李翔(51)Int.Cl.H02P21/22(2016.01)H02P21/00(2016.01)H02P27/08(2006.01)H02P6/28(2016.01)H02P25/026(2016.01)权利要求书4页说明书14页附图10页(54)发明名称一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置(57)摘要一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法及装置，该方法根据过去预设控制周期的电压矢量和电流矢量在线估计电机超局部模型中的输入电压增益和系统未知部分；通过当前时刻的电流矢量、在线估计的输入电压增益和系统未知部分进行一拍延迟补偿，得到下一时刻的电流矢量；结合电机超局部模型，基于无差拍原理得到参考电压矢量；根据参考电压矢量，获取调制比和参考电压矢量角度；选择使电流谐波最小的矢量序列，确定三相占空比；根据被选矢量序列对应的控制周期和三相占空比，构建逆变器每个开关管的驱动信号。本发明根据超局部模型进行控制，不依赖任何电机参数，具有极强的鲁棒性；简单且易于实现，通用性强。CN115765562ACN115765562A权利要求书1/4页1.一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，包括：利用电流谐波有效值的计算公式，得到不同矢量序列在预设PWM周期的电流谐波有效值的标幺值；根据电机超局部模型，利用过去预设控制周期的电压矢量和电流矢量，在线估计输入电压增益和系统未知部分；通过当前时刻的电流矢量、在线估计的输入电压增益和系统未知部分进行一拍延迟补偿，得到下一时刻的电流矢量；利用电流谐波有效值的标幺值、下一时刻的电流矢量，根据在线估计的输入电压增益和系统未知部分而更新的电机超局部模型，基于无差拍原理得到参考电压矢量；根据参考电压矢量，获取调制比和参考电压矢量角度；选择使电流谐波最小的矢量序列，确定三相占空比；根据被选矢量序列对应的控制周期和三相占空比，构建逆变器每个开关管的驱动信号。2.如权利要求1所述的一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，其中，电流谐波有效值的标幺值在预设PWM周期的表达式为：式中，M为调制比，θ为参考电压矢量角度。3.如权利要求2所述的一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，其中，通过速度外环PI调节器得到q轴电流参考值利用得到的q轴电流参考值给定的d轴电流参考值转子位置角θe得到静止坐标系下的电流矢量参考值结合电流无差拍原理，计算出调制比M和参考电压矢量角度θ。4.如权利要求3所述的一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，其中，在线估计输入电压增益α和系统未知部分F，定义电流的变化量为：2CN115765562A权利要求书2/4页式中，和分别为k‑2、k‑1和k时刻的电流值；分别为k‑2到k‑1、k‑1到k时刻的控制周期；结合电机超局部模型得到：式中，为在k‑1到k时刻的平均电压矢量；为在k‑2到k‑1时刻的平均电压矢量。5.如权利要求4所述的一种永磁同步电机无模型预测电流控制方法，其中，一拍延迟补偿的表达式为：基于无差拍原理得到参考电压矢量为：式中，Tsc为控制周期；为k时刻的电压矢量；为参考电压矢量；为静止坐标系下的电流矢量参考值；调制比M和参考电压矢量角度θ的表达式为：式中，Udc为母线电压；确定三相占空比的公式为：式中，为标准化的三相参考电压，为零序分量。6.一种永磁同步电机无模型预测电流控制装置，其中，包括：第一处理模块，用于利用电流谐波有效值的计算公式，得到不同矢量序列在预设PWM周期的电流谐波有效值的标幺值；第二处理模块，用于根据电机超局部模型，利用过去预设控制周期的电压矢量和电流矢量，在线估计输入电压增益和系统未知部分；第三处理模块，用于通过当前时刻的电流矢量、在线估计的输入电压增益和系统未知3CN115765562A权利要求书3/4页部分进行一拍延迟补偿，得到下一时刻的电流矢量；第四处理模块，用于利用电流谐波有效值的标幺值、下一时刻的电流矢量，根据在线估计的输入电压增益和系统未知部分而更新的电机超局部模型，基于无差拍原理得到参考电压矢量；第五处理模块，用于根据参考电压矢量，获取调制比和参考电压矢量角度；第六处理模块，用于选择使电流谐波最小的矢量序列，确定三相占空比；第七处理模块，用于根据被选矢量序列对应的控制周期和三相占空比，构建逆变器每个开关管的驱动信号。7.如权利要求6所述的一种永磁同步电机无模型预测电流控制装置，其中，第一处理模块中，电流谐波有