[发明专利]一种永磁同步电机单电流传感器控制方法

说明书

本发明公开了一种永磁同步电机单电流传感器控制方法，属于电机驱动与控制技术领域，首先对直流母线电流i_dc进行采样，并利用上一个周期的控制矢量重构出三相电流i_a，i_b，i_c；然后根据每一个候选矢量与电机相电流更新的模式确定每一个重构的相电流的沦陷时间；根据电机离散状态模型计算出每一个候选矢量作用下的预测电流；建立起关于电流跟踪误差与相电流沦陷时间的价值函数，并选取最低价值函数对应的候选矢量作为最优控制矢量，并作用于逆变器，本发明解决了仅使用一个直流母线电流传感器以完成对三相永磁同步电机的控制，可以在仅使用一个电流传感器的情况下获得良好的电机控制性能。

技术领域

本发明属于电机驱动与控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机单电流传感器控制方法。

背景技术

传统的三相电机驱动系统常需要两个相电流传感器以完成三相电流采样。同时一个直流母线电流传感器也会被使用以完成过流保护。而较多的电流传感器一方面更容易引起传感器故障的发生，另一方面硬件成本过高，尤其对于一些低成本应用场合。为了降低电流传感器数量，现在常用的方法是只使用一个直流母线电流传感器，然后利用一定的电流重构策略完成相电流的重构。对于传统的占空比调制(PWM)控制策略，比如比例积分控制，无差拍预测控制，在一个周期内有两个相邻的有效电压矢量作用，因此可以通过两次直流母线电流采样重构出相电流。但是这种相电流重构策略存在相电流采样死区问题，在低速区域，相电流重构可能会失败。而对于单电压矢量控制策略，如直接转矩控制，电流滞环控制，模型预测控制，一个周期内只有一个电压矢量作用，那么PWM策略的相电流重构策略失效，因此需要两次不同相电流更新的周期以完成三相电流的重构。模型预测控制(MPC)是一种高性能的电机驱动控制策略。它的优点是结构简单，响应迅速，适用于多目标优化与多约束系统的控制。

发明内容

本发明提出了一种永磁同步电机单电流传感器控制方法，解决了仅使用一个直流母线电流传感器以完成对三相永磁同步电机的控制。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：先对直流母线电流i_dc进行采样，并利用上一个周期的控制矢量重构出三相电流i_a，i_b，i_c；然后根据每一个候选矢量与电机相电流更新的模式确定每一个重构的相电流的沦陷时间；根据电机离散状态模型计算出每一个候选矢量作用下的预测电流；建立起关于电流跟踪误差与相电流沦陷时间的价值函数，并选取最低价值函数对应的候选矢量作为最优控制矢量，并作用于逆变器；所述方法包括如下步骤：

(1)对直流母线电流i_dc(k)进行采样，利用上一个周期选择的电压矢量U_m(k)计算出相电流更新后的三相电流i_a，i_b，i_c：

通过上面表格得出在电压矢量U_m(k)作用下更新的三相电流：

其中m为电压矢量U_m(k-1)的序号，i_x(k-1)(x＝a,b,c)为上一个周期的更新的三相电流。N(k)为相编码,表达式如下：

(2)计算相电流更新时间T_{re_x}(k)(x＝a,b,c):

其中T_{re_x}(k-1)是上一个采样周期的相电流更新时间。

(3)根据T_{re_x}(k)(x＝a,b,c)，计算出重构相电流i_x(k)(x＝a,b,c)：