[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

说明书

本发明涉及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，首先获取k时刻的三相电流、转子电角度、给定转速以及k‑1时刻的三相电流和开关状态；然后计算第k个采样周期内作用矢量的dq轴电流差，并根据不同基本电压矢量投影到旋转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，并更新电流差查找表；然后计算k+1时刻dq轴电流的预测值，并通过滚动优化输出使价值函数最小的基本电压矢量。本发明不需要电阻、磁链和电感参数参与运算，能够有效降低模型失配对系统性能的影响，此外，在一个采样周期内能够全部电流差，有效地提高了电流差的更新频率。

技术领域

本发明涉及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，属于电机驱动及控制领域。

背景技术

模型预测电流控制(Model predictive current control,MPCC)通过最小化价值函数来直接选择最优的开关状态，保障了良好的电流跟踪性能，具有响应速度快、多目标优化、原理简单等优点。但MPCC策略的电流跟踪精度主要取决于精确的电机参数，包括定子电阻、dq轴电感和永磁体磁链，然而在实际应用中电机参数不仅难以准确获悉，还会随着运行环境的变化而改变，模型失配问题无法避免，极大限制了MPCC的适用范围。基于此，为了降低参数的不确定性对系统控制性能的影响，已提出一种基于电流差检测的无模型预测电流控制(Model-free predictive current control,MFPCC)算法。

MFPCC算法通过采用过去时刻被储存在电流差查找表中的不同开关状态下的电流差和当前电流状态来取代基于模型的电流预测，不需要任何的电机参数参与运算，因此具有很强的参数鲁棒性。然而MFPCC算法的稳定运行依赖于高精度的电流差，因此需要较高的电流差更新频率。

发明内容

技术问题：针对上述问题，提出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，能够在保证价值函数最优输出的前提下实现一周期内电流差的全更新，有效地提高电流差的更新频率。

技术方案：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，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。