一种基于电流差全更新的永磁同步电机无模型预测电流控制方法

技术领域

本发明涉及一种基于电流差全更新的永磁同步电机无模型预测电流控制方法，属于电机驱动及控制领域。

背景技术

模型预测电流控制(Model predictive current control,MPCC)通过最小化价值函数来直接选择最优的开关状态，保障了良好的电流跟踪性能，具有响应速度快、多目标优化、原理简单等优点。但MPCC策略的电流跟踪精度主要取决于精确的电机参数，包括定子电阻、dq轴电感和永磁体磁链，然而在实际应用中电机参数不仅难以准确获悉，还会随着运行环境的变化而改变，模型失配问题无法避免，极大限制了MPCC的适用范围。基于此，为了降低参数的不确定性对系统控制性能的影响，已提出一种基于电流差检测的无模型预测电流控制(Model-free predictive current control,MFPCC)算法。

MFPCC算法通过采用过去时刻被储存在电流差查找表中的不同开关状态下的电流差和当前电流状态来取代基于模型的电流预测，不需要任何的电机参数参与运算，因此具有很强的参数鲁棒性。然而MFPCC算法的稳定运行依赖于高精度的电流差，因此需要较高的电流差更新频率。

发明内容

技术问题：针对上述问题，提出一种基于电流差全更新的永磁同步电机无模型预测电流控制方法，能够在保证价值函数最优输出的前提下实现一周期内电流差的全更新，有效地提高电流差的更新频率。

技术方案：一种基于电流差全更新的永磁同步电机无模型预测电流控制方法，包括如下步骤：

步骤1：将给定转速N

步骤2：通过编码器得到永磁同步电机的电角度θ，并获取(k-1)时刻和k时刻的三相定子电流i

步骤3：利用电流差计算模块获取(k-1)时刻基本电压矢量作用下的dq轴电流差Δi

步骤4：通过电流预测模块并结合电流差查找表对(k+1)时刻不同开关状态下的dq轴电流进行预测，得到预测值i

步骤5：通过滚动优化输出使价值函数最小的基本电压矢量。

有益效果：本发明基于永磁同步电动机，构建了以电流差查找表为基础的电流预测模型，避免了电机参数参与运算，提高了参数的鲁棒性，同时实现一周期内电流差的全更新，有效地提高电流差的更新频率，避免了电流差更新停滞带来的影响。

附图说明

图1为本发明提供的永磁同步电机无模型预测电流控制原理图；

图2为本发明提供的逆变器空间电压矢量投影图；

图3为本发明提出的MFPCC算法的q轴电流跟踪性能仿真图，(a)为准确参数条件下的电流跟踪仿真，(b)为电阻增加50％条件下的电流跟踪仿真；

图4所示为本发明提出的MFPCC算法的A相电流波形。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

一种基于电流差全更新的永磁同步电机无模型预测电流控制方法，原理图如图1所示，包括转速外环PI控制器模块1、最小化价值函数模块2、逆变器模块3、永磁同步电机模块4、编码器模块5、电流差计算模块6、电流差查找表模块7和电流预测模块8。

如图2所示，本方法包括如下步骤：

步骤1：根据转速外环PI控制器得到(k+1)时刻的q轴参考电流i

将给定转速N

其中，k

步骤2：通过编码器获取永磁同步电机的电角度θ；再通过电流传感器分别测量永磁同步电机在(k-1)时刻和k时刻的三相定子电流i

步骤3：利用电流差计算模块获取(k-1)时刻基本电压矢量作用下的dq轴电流差Δi

其中，(k-1)时刻基本电压矢量作用下的dq轴电流差Δi

步骤A：零矢量所对应的开关状态分别为S

步骤B：根据公式(5)将基本电压矢量的作用效果分为两部分，即零矢量作用下dq轴电流的自然衰减δi

步骤C：V

步骤D：当S

Δi|V

其中，Δi

步骤E：将计算的不同开关状态下的dq轴电流差存入一张包含8个不同开关状态的电流差查找表中并替换掉表中同开关状态的原始数据，完成电流差查找表的更新。

步骤4：通过电流预测模块并结合电流差查找表对(k+1)时刻不同开关状态下的dq轴电流进行预测，得到预测值i

步骤5：通过价值函数的滚动优化输出使价值函数最小的基本电压矢量u

g

本发明方法首先首先获取(k-1)时刻和k时刻的三相定子电流i

本发明的一种基于全电流差更新的永磁同步电机无模型预测电流控制仿真结果如图3、图4所示。从图3的(a)可以看出在准确的电机参数条件下实际电流能够很好的跟踪参考电流，而从图3的(b)可以看出，本发明所提出的MFPCC方法由于不需要任何电机参数参与运算，因此，能够一直保持良好的q轴电流跟踪性能。图4所示为A相电流波形，可以看出电流正限度良好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。