永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的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单电流传感器电流预测控制的方法及装置，属于永磁同步电机控制领域。该方法包括：获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值。本发明专利技术的有益效果：在仅有单相电流传感器的情况下，通过所述方法可以得到精确的电流值，实现对电机高精度的控制，控制性能与传统双电流传感器基本一致，使得控制系统更加简洁化和经济化。

Current prediction control method and device for single current sensor of permanent magnet synchronous motor

The invention discloses a method and a device for predictive current control of a single current sensor of a permanent magnet synchronous motor, belonging to the field of permanent magnet synchronous motor control. The method includes: obtaining the single-phase current value, rotational speed, electric angle and phase voltage value of the motor; determining the phase-shifting current value according to the single-phase current value and phase-shifting algorithm; determining the predicted current value according to the rotational speed, the electric angle, the phase voltage value and the current prediction model; and determining the most predicted current value according to the Kalman filter algorithm. The optimal correction current value is determined according to the phase shift current value, the predicted current value and the optimal weight coefficient. The invention has the beneficial effect that the precise current value can be obtained by the method under the condition of only one-phase current sensor, and the high-precision control of the motor can be realized. The control performance is basically consistent with the traditional double current sensor, thus making the control system more concise and economical.

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法及装置
本专利技术涉及永磁同步电机控制的
，特别涉及一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法及装置。
技术介绍
永磁同步电机伺服系统一般采用电流环、速度环和位置环三环嵌套的层次式反馈控制结构，电流环闭环性能尤为关键。传统的永磁同步电机驱动系统含有两个电流传感器，多个物理传感器的引入在外界复杂的电磁环境，过电压，过电流及误操作等情况下使系统的安全性和稳定性降低，且增加了成本和系统的复杂性。针对多传感器系统目前存在的问题，为了使表贴式永磁驱动系统更加简洁化、经济化、安全化，单电流传感器控制是十分必要的。目前研究较多的是基于母线电流检测的单电流传感器控制，通过母线电流及逆变器的开关状态重构得到各相电流值，但是这种方法存在电流重构的死区问题，扇区更迭过渡区域及低速区域电流采样不准的问题，而且重构的电流含有较大的噪声，使得控制系统精度受到影响。新兴的基于神经网络、模糊控制等智能算法以及基于坐标变换的单电流传感器控制实现非常困难，且很难用于实际控制的系统。因此，在仅有单相电流传感器情况下，实现伺服系统高精度的控制性能且较易应用于实际系统，是现阶段电机闭环控制系统中的重点问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法及装置，旨在解决如何在仅有单相电流传感器的情况下保持电机的高精度的伺服控制的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法，所述方法包括：获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值。根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的装置，所述装置包括：获取单元，用于获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；第一确定单元，用于根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；第二确定单元，用于根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；第三确定单元，用于根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；第四确定单元，用于根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值。本专利技术实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：1、在仅有单相电流传感器的情况下，得到准确的电流观测值，实现永磁同步电机的高精度的伺服控制，其控制性能与常规双电流传感器基本一致。2、利用单电流传感器，实现永磁同步电机的高精度的伺服控制，简化了硬件系统，降低了成本。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是根据一示例性实施例示出的一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法的流程示意图；图2是根据一示例性实施例示出的再一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法的流程示意图；图3是根据一示例性实施例示出的一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的装置的框图；图4是是根据一示例性实施例示出的一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的装置的控制框图；图5(a)是本专利技术单电流传感器电流预测控制在线变速的转速的仿真图；图5(b)是本专利技术双电流传感器电流预测控制在线变速的转速的仿真图；图5(c)是本专利技术单电流传感器电流预测控制在线变速的转矩的仿真图；图5(d)是本专利技术双电流传感器电流预测控制在线变速的转矩的仿真图；图6(a)是本专利技术单电流传感器电流预测控制在线变载的转速的仿真图；图6(b)是本专利技术双电流传感器电流预测控制在线变载的转速的仿真图；图6(c)是本专利技术单电流传感器电流预测控制在线变载的转矩的仿真图；图6(d)是本专利技术双电流传感器电流预测控制在线变载的转矩的仿真图。附图标记说明：1-获取单元；2-第一确定单元；3-第二确定单元；4-第三确定单元；5-第四确定单元；6-控制单元。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化，除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“专利技术”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的专利技术，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个专利技术或专利技术构思。本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法、产品等而言，由于其与实施例公开的方法部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。图1是根据一示例性实施例示出的一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法的流程示意图。在该可选实施例中，提供了一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法，所述方法包括以下步骤：S101：获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；具体的，周期性的采集所述电机的电机数据，所述电机数据包括所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值，并获取所述电机的极对数。S102：根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；具体的，所述移相电流值按照以下公式计算得到：ib＝ia(t-20/pn)，其中，ib为所述移相电流值，ia为所述电流传感器检测得到的a相电流值，p为所述电机的极对数，n为所述电机的转速。S103：根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；S104：根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；具体的，所述最优权重系数按照以下公式计算得到：其中，Kk为所述最优权重系数，Pk/k-1为最优电流值的先验协方差矩阵，Rk为移相电流值噪声协方差矩阵，Hk为所述最优电流值与所述预测电流值的系数矩阵；其中，所述最优电流值的所述先验协方差矩阵按照以下公式计算得到：其中，Pk/k-1所述最优电流值的所述先验协方差矩阵，φk/k-1为所述电流预测模型中系数矩阵，Qk-1为所述预测电流值噪声(系统噪声)协方差矩阵，Pk-1为最优电流值后验协方差矩阵。预测电流值噪声(系统噪声)协方差矩阵Q反映了系统模型的不准确性和系统扰动，增大Q就是增加系统的扰动，同时所述最优权重系数Kk也会变大，增加了反馈的加权作用，使系统动态性变快本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法，其特征在于，包括：获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值。

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的方法，其特征在于，包括：获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；根据所述转速、所述电角度、所述相电压值和电流预测模型确定预测电流值；根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数；根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值，包括：所述移相电流值按照以下公式计算得到：ib＝ia(t-20/pn)其中，ib为所述移相电流值，ia为所述电流传感器检测得到的a相电流值，p为所述电机的极对数，n为所述电机的转速。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据卡尔曼滤波算法确定最优权重系数，包括：所述最优权重系数按照以下公式计算得到：其中，Kk为所述最优权重系数，Pk/k-1为最优电流值的先验协方差矩阵，Rk为移相电流值噪声协方差矩阵，Hk为所述最优电流值与所述预测电流值的系数矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述移相电流值、所述预测电流值和所述最优权重系数确定最优校正电流值，包括：所述最优校正电流值依据以下公式计算得到：其中，为所述最优校正电流值，为所述预测电流值，为所述移相电流值，Kk为所述最优权重系数。5.一种永磁同步电机单电流传感器电流预测控制的装置，其特征在于，包括：获取单元，用于获取所述电机的单相电流值、转速、电角度和相电压值；第一确定单元，用于根据所述单相电流值和移相算法确定移相电流值；第二确...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，龙江，李英强，徐殿国，聂鹏举，唐新荣，
申请(专利权)人：湖南科力尔电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43