一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及控制装置，其中控制方法包括步骤：建立考虑逆变器非线性影响的永磁同步电机数学模型；根据永磁同步电机的电流极性和逆变器的开关状态修正逆变器输出的电压矢量；使用修正的电压矢量估计和预测未来时刻永磁同步电机的电流；根据预测电流计算预定义的代价函数，并选择代价函数最小的电压矢量，将代价函数最小的电压矢量对应的开关状态应用于逆变器

【技术实现步骤摘要】
一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及永磁同步电机控制
，特别涉及一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及控制装置
。

技术介绍

[0002]电流控制环作为一个内环，其性能在永磁同步电机的控制中起着至关重要的作用，因为它直接影响永磁同步电机的转矩和速度
。
然而，逆变器非线性不可避免地存在于永磁同步电机驱动系统中，它将导致永磁同步电机电流总谐波失真增大，进而导致转矩脉动和速度波纹的产生，以及增大寄生铁损
、
铜损和电机温度，降低永磁同步电机的跟踪精度和使用寿命，给电机的高性能电流控制带来了一定的困难
。
[0003]目前，针对永磁同步电机有限控制集预测电流控制的逆变器非线性补偿研究中，往往采用简单的谐波补偿方法，没有从模型上考虑对逆变器非线性和电机整体建模，或仅针对死区效应，忽视了功率器件管压降的影响
。
因此，现有技术补偿效果有限
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及控制装置，能够有效地降低永磁同步电机驱动系统逆变器的非线性影响，补偿效果好，能够减小电流谐波和稳态误差，提高电流环的跟踪精度
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法，其特点是包括以下步骤：
[0007]步骤r/>S1
，建立考虑逆变器非线性影响的永磁同步电机数学模型；
[0008]步骤
S2
，根据永磁同步电机的电流极性和逆变器的开关状态修正逆变器输出的电压矢量；
[0009]步骤
S3
，使用修正的电压矢量估计和预测未来时刻永磁同步电机的电流；
[0010]步骤
S4
，根据预测电流计算预定义的代价函数，并选择代价函数最小的电压矢量，将代价函数最小的电压矢量对应的开关状态应用于逆变器
。
[0011]作为一种优选方式，所述步骤
S1
中，导致逆变器存在非线性影响的因素包括逆变器的死区时间
、
器件延迟时间和功率器件管的压降
。
[0012]作为一种优选方式，所述步骤
S1
中，永磁同步电机数学模型输入为永磁同步电机的定子电阻
、
电感
、
电角速度
、d
轴电压
、q
轴电压
、
永磁磁链
、
逆变器非线性引起的
d
轴电压变化值
、
逆变器非线性引起的
q
轴电压变化值；永磁同步电机数学模型输出为永磁同步电机的
d
轴电流和
q
轴电流
。
[0013]作为一种优选方式，所述步骤
S2
中，基于脉冲等效性原理修正逆变器输出的电压矢量
。
[0014]作为一种优选方式，所述步骤
S3
中，基于单步预测方法预测未来时刻永磁同步电机的电流
。
[0015]作为一种优选方式，所述步骤
S3
中，基于多步预测方法预测未来时刻永磁同步电机的电流
。
[0016]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制装置，其特点是包括：
[0017]模型构建单元：用于建立考虑逆变器非线性影响的永磁同步电机数学模型；
[0018]电压矢量修正单元：用于根据永磁同步电机的电流极性和逆变器的开关状态修正逆变器输出的电压矢量；
[0019]电流预测单元：用于使用修正的电压矢量估计和预测未来时刻永磁同步电机的电流；
[0020]执行单元：用于根据预测电流计算预定义的代价函数，并选择代价函数最小的电压矢量，将代价函数最小的电压矢量对应的开关状态应用于逆变器
。
[0021]作为一种优选方式，所述永磁同步电机为三相永磁同步电机
。
[0022]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种存储介质，其特点是所述存储介质存储有用于实现所述的永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法的程序文件
。
[0023]基于同一个专利技术构思，本专利技术还提供了一种处理器，其特点是所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法
。
[0024]与现有技术相比，本专利技术提出一种基于逆变器非线性补偿的永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法及装置，在建立永磁同步电机预测电流模型时，考虑驱动系统逆变器非线性的影响；然后，将逆变器非线性引起的误差电压用于修正电压矢量，并通过修正后的电压矢量预测未来时刻电流，优化施加至逆变器的开关状态
。
因此，本专利技术能够有效地降低永磁同步电机驱动系统逆变器的非线性影响，补偿效果好，能够减小电流谐波和稳态误差，提高电流环的跟踪精度
。
附图说明
[0025]图1为逆变器及永磁同步电机系统结构示意图
。
[0026]图2为图1中逆变器死区时间效应示意图
。
[0027]图3为本专利技术永磁同步电机有限控制集预测电流控制装置结构框图
。
[0028]图4是本专利技术永磁同步电机有限控制集预测电流控制流程框图
。
[0029]图5是不同情况下有限控制集预测电流控制的运行情况示意图
。
[0030]图6是电机转速为
40r/min
时
1N
·
m
负载条件下的三相电流响应结果对比图
。
[0031]图7是电机转速为
40r/min
时
2N
·
m
负载条件下的三相电流响应结果对比图
。
[0032]图8是电机转速为
40r/min
时
3N
·
m
负载条件下的三相电流响应结果对比图
。
[0033]图9是电机转速为
40r/min
时
2N
·
m
负载条件下两种方法在同一场景下的施加电压矢量序列
。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围
。
[0035]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
S1
，建立考虑逆变器非线性影响的永磁同步电机数学模型；步骤
S2
，根据永磁同步电机的电流极性和逆变器的开关状态修正逆变器输出的电压矢量；步骤
S3
，使用修正的电压矢量估计和预测未来时刻永磁同步电机的电流；步骤
S4
，根据预测电流计算预定义的代价函数，并选择代价函数最小的电压矢量，将代价函数最小的电压矢量对应的开关状态应用于逆变器
。2.
根据权利要求1所述的永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，导致逆变器存在非线性影响的因素包括逆变器的死区时间
、
器件延迟时间和功率器件管的压降
。3.
根据权利要求1所述的永磁同步电机有限控制集预测电流控制方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，永磁同步电机数学模型输入为永磁同步电机的定子电阻
、
电感
、
电角速度
、d
轴电压
、q
轴电压
、
永磁磁链
、
逆变器非线性引起的
d
轴电压变化值
、
逆变器非线性引起的
q
轴电压变化值；永磁同步电机数学模型输出为永磁同步电机的
d
轴电流和
q
轴电流
。4.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永停，杨天，李洪文，王建立，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：