[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

说明书

本发明涉及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，该方法包括：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；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。与现有技术相比，本发明改进现有滑模观测器中存在的滑模抖振，扰动观测更精确，无差拍预测控制的谐波电流更小，电机的转矩脉动更小，且电流可实现无差跟踪，动态响应更快。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，尤其是涉及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。

背景技术

永磁同步电机以其结构简单、运行可靠、功率因数高、效率高等优点在电动汽车驱动系统中得到广泛应用。电动汽车有平稳运行和低噪声振动等舒适性要求，而驱动电机的转矩脉动直接影响到车内噪声、振动舒适性，因此需要开发高性能电机控制算法以抑制永磁同步电机转矩脉动，对电机的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)特性进行优化。预测控制是一种从工业控制中发展而来的控制策略，具有很强工业应用基础和良好的实践经验。因此开发高性能预测控制算法具有很好的实用价值。

有限集预测控制利用评价函数选择使转矩脉动最小的最优电压矢量，该方法结构与计算都较为简单，相比于传统PI矢量控制，谐波与转矩脉动得到有效抑制，但依然较大，因此国内外学者提出了许多对预测控制算法进行优化的方法。无差拍预测控制利用电机及逆变器的离散时间模型精确计算当前时刻所需电压，该方法可以响应速度快，转矩脉动小，因此本发明采用无差拍预测控制获得控制电压矢量。传统的无差拍预测控制对电流的扰动较为敏感，因此需要设计观测器以提高预测控制策略的鲁棒性。龙伯格观测器可以用来观测由参数失配等引起的扰动，但初始扰动估计会存在较大偏差，其初始阶段易引起峰值电流，影响控制性能。近年来，许多学者通过引入滑模观测器的方法来估计定子电流中的扰动，在参数失配的情况下实现了更好的鲁棒性和电流控制性能。但传统滑模观测器在切换滑模面时易造成抖振，造成电机的电流谐波含量增大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供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。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种永磁同步电机超螺旋滑模观测器预测控制方法，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。

优选地，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：