一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法及系统

技术领域

本发明涉及低采样比高速永磁电机的解耦控制技术领域，特别是涉及一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法及系统。

背景技术

交流电机的高速性能很大程度上取决于电流的去耦条件。具有前馈补偿的PI控制器可以在电机输出频率相对较低时实现更好的去耦条件，PWM计算和调制引入的延迟会影响解耦效果，当采样比过低时，解耦效果会恶化。使用IMC(内模)解耦的PI控制器可以减少延迟的影响，但IMC解耦的PI控制器对干扰的抑制能力较差，因此需要增加动态电阻。然而，增加动态电阻会放大延迟的影响，进一步降低解耦效果。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法及系统，解决上述的技术问题。

一方面，提供一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法，包括：

获取永磁电机的控制参数，并将该控制参数输入预设的控制器；其中，所述预设的控制器为带有动态电阻的内模解耦控制器；

根据输入的控制参数计算对应的预测电流，根据预测电流对内模解耦进行控制，并确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标；

根据分离后的横坐标重新确定控制器的带宽，并根据重新确定的控制器的带宽控制该永磁电机。

优选地，还包括，根据以下公式确定对应的预测电流：

其中，λ

优选地，还包括，当根据预测电流对内模解耦进行控制时，根据以下公式选取对应的动态电阻：

R

其中，R

优选地，还包括，当确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标时，确定当输出频率为0时的传递函数矩阵；

根据所述传递函数矩阵计算根轨迹的分离点和分离后的横坐标的位置。

优选地，所述当输出频率为0时的传递函数矩阵如下公式：

其中，

优选地，还包括，根据以下公式确定根轨迹分离后横坐标的位置：

其中，p

优选地，还包括，根据以下公式确定控制器的带宽：

p

其中，K为控制器的带宽，f

另一方面，还提供一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制系统，用以实现所述的方法，包括：

带有动态电阻的内模解耦的控制器，用于获取永磁电机的控制参数，并输入该控制参数；

根据输入的控制参数计算对应的预测电流，根据预测电流对内模解耦进行控制，并确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标；

根据分离后的横坐标重新确定控制器的带宽，并根据重新确定的控制器的带宽控制该永磁电机。

优选地，所述带有动态电阻的内模解耦的控制器具体用于，根据以下公式确定对应的预测电流：

其中，λ

当根据预测电流对内模解耦进行控制时，根据以下公式选取对应的动态电阻：

R

其中，R

优选地，所述带有动态电阻的内模解耦的控制器还用于，当确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标时，确定当输出频率为0时的传递函数矩阵；根据所述传递函数矩阵计算根轨迹的分离点和分离后的横坐标的位置，其中，所述当输出频率为0时的传递函数矩阵如下公式：

其中，

根据以下公式确定根轨迹分离后横坐标的位置：

其中，p

根据以下公式确定控制器的带宽：

p

其中，K为控制器的带宽，f

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法及系统，在前馈去耦和动态电阻部分使用预测电流来改善去耦效果，使用了内模解耦控制；将动态阻尼电阻引入内模解耦控制中，增强整个控制算法的干扰抑制能力；在动态阻尼电阻部分引入了电流预测控制，增强控制算法对PWM采样延时的抑制能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例中一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法的主流程示意图。

图2为本发明实施例中一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法的变控制算法采用状态空间变量示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，为本发明提供的一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法的一个实施例的示意图。在该实施例中，所述方法包括以下步骤：

步骤S1，获取永磁电机的控制参数，并将该控制参数输入预设的控制器；其中，所述预设的控制器为带有动态电阻的内模解耦控制器；也就是，将动态阻尼电阻引入内模解耦控制中，增强整个控制算法的干扰抑制能力；在动态阻尼电阻部分引入了电流预测控制，增强控制算法对PWM采样延时的抑制能力。

一个实施例中，根据以下公式确定对应的预测电流：

其中，λ

当根据预测电流对内模解耦进行控制时，根据以下公式选取对应的动态电阻：

R

其中，R

实施例中，电机的数学模型由矩阵形式写成：

其中：

带有动态电阻的IMC内模解耦控制器可以由如下的传递函数描述：

预测电流可以有以下的公式描述：

本发明可以用状态空间变量进行描述：

y＝Cx

其中：

在矩阵A中τ

使用预测电流之后，矩阵A的元素会有所变化：

A

A

A

A

A

A

步骤S2，根据输入的控制参数计算对应的预测电流，根据预测电流对内模解耦进行控制，并确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标。

一个实施例中，当确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标时，确定当输出频率为0时的传递函数矩阵；根据所述传递函数矩阵计算根轨迹的分离点和分离后的横坐标的位置。所述当输出频率为0时的传递函数矩阵如下公式：

其中，

这个传递函数矩阵可以化简为如下形式；

利用简化的传递函数矩阵计算根轨迹的分离点和分离后的横坐标的位置：

根轨迹分离后横坐标的位置如下所示；

步骤S3，根据分离后的横坐标重新确定控制器的带宽，并根据重新确定的控制器的带宽控制该永磁电机。

一个实施例中，根据以下公式确定控制器的带宽：

p

其中，K为控制器的带宽，f

在本实施例中，所述的永磁同步电机采用每秒2000次的采样频率，电机的极对数为3，电机可以达到的最大速度为9000round/min。

在本实施例中，预测电流可以应用中前馈PI控制中，其具体实施与IMC内模解耦类似。

y＝Cx

预测电流在前馈解耦的表达如下：

采用预测电流后A的元素变化如下：

K的限制条件如下：

其中D轴加赋值为1阶跃的控制信号，Q轴不加控制信号。

本发明的实施例，还提供一种对于低采样比高速永磁电机的解耦控制系统，用以实现所述对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法，包括：

带有动态电阻的内模解耦的控制器，用于获取永磁电机的控制参数，并输入该控制参数；

根据输入的控制参数计算对应的预测电流，根据预测电流对内模解耦进行控制，并确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标；

根据分离后的横坐标重新确定控制器的带宽，并根据重新确定的控制器的带宽控制该永磁电机。

一个实施例中，所述带有动态电阻的内模解耦的控制器具体用于，根据以下公式确定对应的预测电流：

其中，λ

当根据预测电流对内模解耦进行控制时，根据以下公式选取对应的动态电阻：

R

其中，R

一个实施例中，所述带有动态电阻的内模解耦的控制器还用于，当确定根轨迹的分离点和分离后的横坐标时，确定当输出频率为0时的传递函数矩阵；根据所述传递函数矩阵计算根轨迹的分离点和分离后的横坐标的位置，其中，所述当输出频率为0时的传递函数矩阵如下公式：

其中，

根据以下公式确定根轨迹分离后横坐标的位置：

其中，p

根据以下公式确定控制器的带宽：

p

其中，K为控制器的带宽，f

需说明的是，上述实施例所述系统与上述实施例所述方法对应，因此，上述实施例所述系统未详述部分可以参阅上述实施例所述方法的内容得到，此处不再赘述。

综上，实施本发明的实施例，具有如下的有益效果：

本发明提供的对于低采样比高速永磁电机的解耦控制方法及系统，在前馈去耦和动态电阻部分使用预测电流来改善去耦效果，使用了内模解耦控制；将动态阻尼电阻引入内模解耦控制中，增强整个控制算法的干扰抑制能力；在动态阻尼电阻部分引入了电流预测控制，增强控制算法对PWM采样延时的抑制能力。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。