[发明专利]基于滑模的永磁同步电机预测电流控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于滑模的永磁同步电机预测电流控制方法和系统，其中方法的实现包括：根据不考虑参数变化的永磁同步电机模型，将当前时刻dq轴坐标系下的等效电流、下一时刻的d轴参考电流和下一时刻的q轴参考电流输入无差拍预测电流控制器，预测出当前时刻dq轴坐标系下的电压；将等效电流、电机转速和上一时刻dq轴坐标系下的电压输入高阶滑模微分器，得到参数变化导致的dq轴电流干扰；将参数变化导致的dq轴电流干扰补偿给无差拍预测电流控制器，得到dq轴坐标系下电机的驱动电压，利用驱动电得到三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。本发明动态响应速度快，稳态控制精度高，提高了永磁同步电机的控制精度及其运行的可靠性。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，更具体地，涉及一种基于滑模的永磁同步电机预测电流控制方法和系统。

背景技术

近几年，随着稀土永磁材料和电力功率器件的发展，永磁同步电机(PermanentMagnet Synchronous Motor，PMSM)以其高性能、高转矩惯量比和高能量密度得到了广泛的关注，特别是永磁材料价格的下降及磁性能的提高，极大地推动了永磁同步电机的发展和应用。近年来，在高精度、宽调速范围的伺服系统中，永磁同步电机系统正发挥着越来越重要的作用。永磁同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，它的应用环境一般较为复杂且常常存在各种干扰，同时存在着参数不匹配等不确定性。

现有的永磁同步电机控制技术中，矢量控制应用最为广泛包括速度外环和电流内环的双闭环结构。电流环的控制需要先将三相电流经过dq变换，然后分别进行比例积分(Proportional-integral，PI)调节，将PI调节的结果作为PWM的控制量，经PWM算法输出控制信号，完成对电机的控制。电流环的设计决定了电机控制系统的动态响应能力和稳态控制精度。近年来随着现代控制理论和电力电子技术的进一步发展，许多关于永磁同步电机电流环的控制方法被提出，现有技术存在运行中的电机参数变化时无法有效地调节永磁同步电机的电流环输出，动态响应速度慢，鲁棒性低，永磁同步电机的控制精度低及其运行的可靠性差的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于滑模的永磁同步电机预测电流控制方法和系统，由此解决了现有技术存在运行中的电机参数变化时无法有效地调节永磁同步电机的电流环输出，动态响应速度慢，鲁棒性低，永磁同步电机的控制精度低及其运行的可靠性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于滑模的永磁同步电机预测电流控制方法，包括如下步骤：

(1)采集当前时刻的永磁同步电机的转子位置、电机转速和三相电流，经过坐标变换得到永磁同步电机在当前时刻dq轴坐标系下的等效电流；

(2)根据设定的永磁同步电机下一时刻的参考转子电角速度和下一时刻的d轴参考电流，采集永磁同步电机下一时刻的q轴参考电流；

(3)根据不考虑参数变化的永磁同步电机模型，将当前时刻dq轴坐标系下的等效电流、下一时刻的d轴参考电流和下一时刻的q轴参考电流输入无差拍预测电流控制器，预测出当前时刻dq轴坐标系下的电压；

(4)将永磁同步电机在dq轴坐标系下的等效电流、电机转速和上一时刻利用无差拍预测电流控制器得到的上一时刻dq轴坐标系下的电压输入高阶滑模微分器，得到参数变化导致的dq轴电流干扰；

(5)将参数变化导致的dq轴电流干扰补偿给无差拍预测电流控制器，消除无差拍预测电流控制器的参数依赖性的缺陷，得到dq轴坐标系下电机的驱动电压，将驱动电压经过坐标变换以及正弦脉冲宽度调制得到永磁同步电机的三相输入电压，驱动永磁同步电机运行。

进一步的，无差拍预测电流控制器为：