[发明专利]一种基于SD-MPM的PMSM电流预测控制方法有效
申请号: | 202010818406.6 | 申请日: | 2020-08-14 |
公开(公告)号: | CN112072981B | 公开(公告)日: | 2022-05-10 |
发明(设计)人: | 王爽;陈康;赵剑飞 | 申请(专利权)人: | 上大电气科技(嘉兴)有限公司 |
主分类号: | H02P21/22 | 分类号: | H02P21/22 |
代理公司: | 南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32272 | 代理人: | 朱宝庆 |
地址: | 314000 浙江省嘉兴市*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 sd mpm pmsm 电流 预测 控制 方法 | ||
本发明公开了一种基于SD‑MPM的PMSM电流预测控制方法,包括,计算永磁同步电机的电压状态方程,得到模型参数失配等效电压扰动的数学表达式;基于观测器理论、结合数学表达式构建电流及等效电压扰动观测模型以观测k+1时刻的电流和等效电压扰动;利用k时刻的电流参考值预测k+2时刻的电流参考值;根据观测模型观测到的电流和k+2时刻预测的电流参考值计算得到k+1时刻的电压矢量;利用目标函数策略得到补偿后的输出电压矢量并代入代价函数中进行优化,输出优化结果,完成预测控制。本发明能够优化电流环控制带宽,改善模型参数不准确带来的稳态误差,以及解决观测器参数出现误差时不收敛为零的问题,优化了控制系统的性能。
技术领域
本发明涉及电机控制的技术领域,尤其涉及一种基于SD-MPM的PMSM 电流预测控制方法。
背景技术
永磁伺服系统以永磁同步电机(PMSM)为执行部件,其典型特征是非线 性、不确定性、时变性,永磁伺服系统具有功率密度高、效率高等特点,已经 成为许多工业应用的最佳选择,尤其在先进制造领域、电力驱动领域具有巨大 的发展潜力。永磁伺服系统包括位置控制环、速度控制环和电流控制环三个环 路。最内环为电流控制环,电流控制环的性能限制了永磁伺服系统的总体性能, 因此研究电流控制环的控制算法是非常重要的。
目前国内外学者提出了多种电流控制算法,PI控制结构简单并且稳定可靠, 但是无法在非线性系统的整个运行范围内兼顾动稳态性能;滞环控制具有控制 方法简单,鲁棒性强等优点,但是其开关频率不固定,不能对噪声和谐波进行 控制;智能控制不依赖于系统的数学模型,鲁棒性强,但是其算法复杂度很高, 计算量很大,对控制器硬件的要求也非常苛刻;电流预测控制算法包含了永磁 伺服系统的非线性属性,使得系统在运行范围内拥有良好的动态响应和较小的 电流谐波;因此,为满足永磁伺服系统的高性能需求,电流预测控制算法逐渐 成为研究热点。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较 佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或 省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略 不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明提供了一种基于SD-MPM的PMSM电流预测控制方法,解 决现有永磁伺服系统电流预测控制算法中存在的采样延时和模型参数失配问 题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:包括,计算永磁同步电 机的电压状态方程,得到模型参数失配等效电压扰动的数学表达式;基于观测 器理论、结合所述数学表达式构建电流及等效电压扰动观测模型以观测k+1时 刻的电流和等效电压扰动;利用k时刻的电流参考值预测k+2时刻的所述电流 参考值;根据所述观测模型观测到的所述电流和所述k+2时刻预测的所述电流 参考值计算得到k+1时刻的电压矢量;利用目标函数策略得到补偿后的输出电 压矢量并代入代价函数中进行优化,输出优化结果,完成预测控制。
作为本发明所述的基于SD-MPM的PMSM电流预测控制方法的一种优选 方案,其中:所述永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,包括,
其中,ud(k)和uq(k)为k时刻的dq轴采样电压,id(k)iq(k)为k时刻的dq轴采 样电流,由于采用的是表贴式永磁同步电机(SPMSM),因此其交轴与直轴电感 近似相等为Ld=Lq=L,Ψf为电机的磁链,ωe为转子电角速度,R为电机的定子 电阻。
作为本发明所述的基于SD-MPM的PMSM电流预测控制方法的一种优选 方案,其中:若考虑系统扰动参数至永磁同步电机电压方程中,则包括,
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