[发明专利]一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法及系统

权利要求书

1.一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，该方法包括：

S1、采用超螺旋滑模观测器进行电流延时补偿，获取下一时刻的电流预测值，并观测系统扰动；

S2、根据电流给定参考值、超螺旋滑模观测器所得电流预测值与系统扰动进行无差拍电流预测控制，获取永磁同步电机的电压控制矢量。

2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，步骤S1具体为：

获取当前时刻的定子电流、电机的电角速度输入至超螺旋滑模观测器，超螺旋滑模观测器的数学模型表示为：

其中，k表示第k个时刻，k+1表示第k+1个时刻；i_d(k)、i_q(k)分别表示第k时刻下d,q轴的定子电流；分别表示第k时刻下d,q轴的定子电流预测值；e_d(k)、e_q(k)分别表示第k时刻下d,q轴的定子电流的误差；分别表示第k+1时刻下d,q轴的定子电流预测值；分别表示第k时刻下d,q轴的定子电流扰动观测值；分别表示第k+1时刻下d,q轴的定子电流扰动观测值；分别表示第k时刻下d,q轴的电压控制矢量；ω_e(k)表示第k时刻下电机的电角速度；T_s表示采样周期，R_s表示定子电阻，L_d、L_q分别表示d,q轴的电感，表示电机转子磁链；U_dsm、U_qsm分别为d,q轴的滑模控制函数；k₁、k₂表示滑模观测器参数；tanh为双曲正切函数；

超螺旋滑模观测器输出下一时刻的电流预测值和系统扰动。

3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，所述的d,q轴的滑模控制函数U_dsm、U_qsm表示为：

4.根据权利要求2或3所述的一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，滑模观测器参数k₁、k₂满足如下条件：

其中，e_d、e_q分别表示任意时刻下d,q轴定子电流的误差。

5.根据权利要求2或3所述的一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，双曲正切函数表示为：

其中，s表示函数变量。

6.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，其特征在于，步骤S2具体为：

获取定子电流参考值以及超螺旋滑模观测器所得电流预测值与系统扰动，输入至无差拍电流预测控制器，无差拍电流预测控制器表示为：

其中，k表示第k个时刻，k+1表示第k+1个时刻；i_d^*、i_q^*分别表示d,q轴的定子电流参考值；u_d^*(k+1)、u_q^*(k+1)分别表示第k时刻下d,q轴的电压控制矢量；T_s表示采样周期，R_s表示定子电阻，L_d、L_q分别表示d,q轴的电感，表示电机转子磁链；ω_e(k+1)表示第k+1时刻下电机的电角速度；

基于无差拍电流预测控制器输出的电压控制矢量控制永磁同步电机运行。

7.一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制系统，其特征在于，该系统包括：

超螺旋滑模观测器：对电流延时补偿，获取下一时刻的电流预测值，并观测系统扰动；

无差拍预测控制器：根据电流给定参考值、超螺旋滑模观测器所得电流预测值与系统扰动进行无差拍电流预测控制，获取永磁同步电机的电压控制矢量。