【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机控制，尤其涉及一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法及系统。
技术介绍
1、永磁同步电机因其高效率、高功率密度以及高可靠性等优势而广泛应用于轨道交通、风力发电和家用电器等场合。永磁同步电机通常采用基于磁场定向的速度电流双环控制，其中电流环作为内环对电机性能具有更为重要的影响。传统的比例积分的单自由度控制在复杂干扰环境下不能实现高性能控制，因此诸如自抗扰控制、滑模控制以及自适应控制等策略被提出以取代比例积分控制从而获得更好的控制性能。
2、其中，无差拍预测电流控制具有相对更好的动态性能和更低的电流谐波而受到广泛关注。然而，传统无差拍预测电流控制存在三个亟待解决的问题，第一是采样和算法计算的固有延迟问题，第二是传统无差拍预测电流控制对模型参数相对敏感，模型参数失配会降低控制性能，第三周期性电流干扰会造成转矩脉动的问题。上述三个问题会使无差拍预测电流控制的性能降低，造成稳态误差，甚至系统的不稳定。
3、因此，为了克服这些缺陷，本申请提出了一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法及系统。以解决其计算延迟和参数失配以及周期性电流谐波的问题，从而进一步改善永磁同步电机的控制精度与控制性能。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法及系统，旨在解决传统无差拍预测电流控制方法的计算延迟问题、参数敏感问题以及周期性电流谐波干扰的问题。
2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
3、
4、建立改进扩张状态观测器；
5、通过在所述改进扩张状态观测器中嵌入重复控制器，得到低频干扰以及周期性电流谐波扰动；
6、无差拍预测电流控制器根据所述改进扩张状态观测器，得到估计电流和估计干扰；
7、基于一拍延迟，所述无差拍预测电流控制器通过所述估计电流和所述估计干扰计算参考电压。
8、进一步的，在建立改进扩张状态观测器的步骤中，具体包括下述步骤：
9、设计的d轴改进扩张状态观测器如下：
10、
11、同理，q轴改进扩张状态观测器如下：
12、
13、其中idc和iqc分别为d轴和q轴的定子电流；udv和uqv分别为d轴和q轴的定子电压；rs0为定子电阻；ls0为定子电感；ωe为电角速度；β1和β2为改进扩张状态观测器的系数，β1＝2ωo,ωo为观测器带宽；fd和fq分别为d轴和q轴的总干扰；zd和zq分别为d轴和q轴的预估计干扰；ρ为改进扩张状态观测器的校正因子；kt为时间系数，当kt＝2/[ωo(1-ρ)]时，所述改进扩张状态观测器进行无差估计斜坡干扰；grc(t)为grc(s)的时域表达，grc(s)是重复控制器的传递函数。
14、进一步的，在通过在所述改进扩张状态观测器中嵌入重复控制器，得到低频干扰以及周期性电流谐波扰动的步骤中，具体包括下述步骤：
15、grc(s)为所述重复控制器的传递函数，其表达式为：
16、
17、其中krc为重复控制增益；q(s)为小于1的滤波器；l(s)＝estk为相位补偿器，e-stn为延迟环节，其n＝fs/fe，fs为采样频率，fe为干扰频率；为了抑制相电流中的(6k±1)次谐波，将干扰的角速度ωd设置为ωd＝6ωe。
18、进一步的，在无差拍预测电流控制器根据所述改进扩张状态观测器，得到估计电流和估计干扰的步骤中，具体包括下述步骤：
19、所述改进扩张状态观测器的离散形式表示为：
20、
21、
22、其中grc(z)是grc(s)在离散域的表达，其表达式为
23、
24、所述估计电流分别为和所述估计干扰为和
25、进一步的，所述基于一拍延迟，所述无差拍预测电流控制器通过所述估计电流和所述估计干扰计算参考电压的步骤中，具体包括下述步骤：
26、永磁同步电机的定子电压方程为：
27、
28、其中ld＝lq＝ls为定子电感，ψf为永磁体磁链；
29、设采样时间ts最小，基于一阶前向欧拉离散的永磁同步电机离散时间预测模型为：
30、
31、其中
32、则永磁同步电机的定子电压允许实际的电流矢量为参考电流，即传统无差拍预测电流控制器表示为
33、
34、基于一拍延迟，在k时刻的参考电压可以由k+1时刻和k+2时刻的状态进行计算参考电压，即：
35、
36、其中h0(k)、p0和m0(k)为无差拍预测电流控制器的标称参数。
37、本申请提出一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制系统，包括：
38、扩张状态观测器模块：建立改进扩张状态观测器；通过在所述改进扩张状态观测器中嵌入重复控制器，得到低频干扰以及周期性电流谐波扰动；
39、预测电流模块：无差拍预测电流控制器根据所述改进扩张状态观测器，得到估计电流和估计干扰；
40、无差拍预测电流控制器模块：基于一拍延迟，所述无差拍预测电流控制器通过所述估计电流和所述估计干扰计算参考电压。
41、本申请提供一种设备，所述设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，所述存储器存储有用于实现一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法的程序指令；所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以实现一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制。
42、本申请提供一种存储介质，存储有处理器可运行的程序指令，所述程序指令用于执行一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法。
43、本申请提供了一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法及系统，具有以下有益效果：
44、(1)通过本申请解决了传统方法中存在的计算延迟、参数失配以及周期性电流谐波干扰等问题；不仅显著降低了永磁同步电机的稳态误差，而且极大提高了系统的控制精度与控制性能；
45、(2)提出的预测电流模块的作用在于预测下一时刻的电流，从而有效消除了数字控制系统的实际电压矢量与参考电压矢量之间的一拍延迟，这一改进使得控制系统能够更准确地预测和响应电流变化，提高了系统的实时性和响应速度；
46、(3)基于校正函数和重复控制的扩张状态观测器模块能够更准确地抑制模型参数失配的影响，使得控制系统在参数变化或失配时仍能保持稳定的性能，提高了系统的鲁棒性和适应性。
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1.一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在建立改进扩张状态观测器的步骤中，具体包括下述步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在通过在所述改进扩张状态观测器中嵌入重复控制器，得到低频干扰以及周期性电流谐波扰动的步骤中，具体包括下述步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在无差拍预测电流控制器根据所述改进扩张状态观测器，得到估计电流和估计干扰的步骤中，具体包括下述步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，所述基于一拍延迟，所述无差拍预测电流控制器通过所述估计电流和所述估计干扰计算参考电压的步骤中，具体包括下述步骤：
6.一种根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法的系统，其特征在于，包括：
7.一种设备，其特征在于，所述设备包括处理
8.一种存储介质，其特征在于，存储有处理器可运行的程序指令，所述程序指令用于执行权利要求1-5任一项所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在建立改进扩张状态观测器的步骤中，具体包括下述步骤：
3.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在通过在所述改进扩张状态观测器中嵌入重复控制器，得到低频干扰以及周期性电流谐波扰动的步骤中，具体包括下述步骤：
4.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方法，其特征在于，在无差拍预测电流控制器根据所述改进扩张状态观测器，得到估计电流和估计干扰的步骤中，具体包括下述步骤：
5.根据权利要求1所述的一种基于永磁同步电机的无差拍预测电流控制方...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓永停，曹海洋，刘京，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：
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