[发明专利]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

权利要求书

1.一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，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将给定转速N_r^ref和实际转速N_r通过转速外环PI控制器得到(k+1)时刻的q轴参考电流i_q^ref(k+1)，并给定d轴参考电流i_d^ref(k+1)＝0；

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_s(k-1)和i_s(k)，s＝a，b，c，然后对三相定子电流做Clark变换和Park变换得到(k-1)时刻和k时刻定子电流在dq轴的分量i_d(k-1)、i_q(k-1)和i_d(k)、i_q(k)；

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_d|S_k-1、Δi_q|S_k-1，并根据投影到dq坐标系上的对应电流差的关系计算所有基本电压矢量所对应的dq轴电流差，再更新电流差查找表；

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_d(k+1)|S_j、i_q(k+1)|S_j；

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。

2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述步骤3中，(k-1)时刻基本电压矢量作用下的dq轴电流差Δi_d|S_k-1、Δi_q|S_k-1通过公式(1)计算获取，S_k-1表示(k-1)时刻的开关状态；

根据投影到dq坐标系上的对应电流差的关系计算所有基本电压矢量所对应的dq轴电流差方法包括如下步骤：

步骤A：零矢量所对应的开关状态分别为S₇、S₈，判断S_k-1所对应的基本电压矢量是否为零矢量，如果是，则不计算其他基本电压矢量所对应的dq轴电流差，否则执行下一步；

步骤B：根据公式(2)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_d0、δi_q0和有源矢量作用下dq轴电流的强制响应δi_d|S_j、δi_q|S_j，当S_j＝S₇，S₈时δi_d|S_j＝0、δi_q|S_j＝0；

其中，Δi_d|S_j、Δi_q|S_j分别为开关状态S_j作用下的dq轴电流差；S_j表示开关状态，j＝1,2,…,8；R表示定子电阻；ω_e表示电角速度，ω_e＝dθ/dt；θ为电角度；i_d、i_q分别为定子电流在dq轴的分量；L_d、L_q分别为dq轴的电感分量；ψ_f为永磁体磁链；T_s表示采样周期；u_d|S_j、u_q|S_j分别表示开关状态S_j作用下的dq轴定子电压分量；

步骤C：将6个非零基本电压矢量分为电压合集1：V₁,V₂,V₃和电压合集2：V₄,V₅,V₆；当S_k-1所对应的基本电压矢量属于电压合集1时，根据式(3)计算合成到与静止坐标系上基本电压矢量对应的dq轴电流差；

其中，Δi|V_1-1、Δi|V_1-2、Δi|V_1-3分别表示电压合集1中矢量V₁,V₂,V₃对应的电流差；

通过式(2)得到δi_x|V_j和u_x|V_j之间呈现正比例关系，因此，电压合集1对应的电流差满足式(4)，δi_x|V_j和u_x|V_j分别表示矢量V_j对应的dq轴强制响应与dq轴定子电压，x＝d,q；

Δi|V_1-1＝Δi|V_1-2＝Δi|V_1-3 (4)

所以当S_k-1所对应的基本电压矢量为V₁时，电压合集1里其他基本电压对应的电流差根据式(5)计算；

同理当S_k-1所对应的基本电压矢量为V₂、V₃时，电压合集1里其他基本电压对应的电流差根据式(6-1)、(6-2)计算；

同时电压合集2里基本电压对应的电流差根据式(7)计算；

其中，Δi_d|V_j、Δi_q|V_j表示开关状态V_j作用下的dq轴电流差，j＝1,2,…,8；

步骤D：当S_k-1所对应的基本电压矢量属于电压合集2时，根据式(8)计算合成到与静止坐标系上基本电压矢量对应的dq轴电流差；

其中，Δi|V_2-6、Δi|V_2-5、Δi|V_2-4分别表示电压合集2中矢量V₆,V₅,V₄对应的电流差；；

当S_k-1所对应的基本电压矢量分别为V₆、V₅、V₄时，电压合集2里其他基本电压对应的电流差根据式(9-1)、(9-2)、(9-3)计算；

同时电压合集1里基本电压对应的电流差根据式(10)计算；

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。