一种内置式永磁同步电机控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种内置式永磁同步电机控制方法及系统，涉及永磁同步电机控制技术领域，本发明专利技术将转速‑电流环合并，采用基于模型预测控制的单环控制器，设计过程简单；预测模型采用增量模型，能够减少或消除静态误差，对于不变的干扰，可以消除其对预测结果的影响；除了传统的对d轴电流id和q轴电流iq的约束外，额外增加对q轴电流变化率Δiq的约束，使dq坐标系下的定子电压ud、uq能够更好的限制在允许范围内；目标函数包含实际电角速度与参考电角速度的偏差和控制量的变化量，参考电角速度选为从当前输出向设定值光滑趋近的参考轨迹，通过最小化该目标函数，实现了对目标转速的跟踪；鲁棒性好，对参数的敏感性不高，只要目标函数确定，不会因为参数改变而使系统收到较大影响。

【技术实现步骤摘要】
一种内置式永磁同步电机控制方法及系统
本专利技术涉及永磁同步电机控制
，尤其涉及一种内置式永磁同步电机控制方法及系统。
技术介绍
目前由于汽车尾气的大量排放以及对石油的消耗造成的严重污染和能源短缺问题，清洁、高效、安全的电动汽车成为二十一世纪汽车发展的重要方向。无论哪种电动汽车,其动力性能和续航能力在很大程度上决定于驱动电机。由于效率高，功率密度大，可靠性高等优点，永磁同步电机已成为目前电动汽车的主流驱动电机，尤其是内置式永磁同步电机(IPMSM)，其独特的转子结构和电气特性使其具有很大的起动、制动转矩，且弱磁性能好，可实现宽范围平滑调速，同时重量轻、体积小，是电动汽车的理想驱动电机。电动汽车的运行工况复杂,因此对驱动电机的调速范围、动态响应和鲁棒性等提出了很高的要求。传统的PI控制方法并不能满足控制性能的需求。为了得到更好的性能，已经提出了很多的方法，比如反步控制、自适应控制、鲁棒控制、滑模控制、模糊控制等，这些方法都从不同方面提高了电机的控制性能。近年来，由于微处理器的快速发展，数字控制器的计算能力有了极大提升，使得模型预测控制算法得以在电机控制中实现。模型预测控制算法由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、将内置式永磁同步电机的三相定子电流信号进行Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标下的定子电流；S20、将同步旋转坐标下的定子电流和内置式永磁同步电机的电角速度作为模型预测控制方法的输入值，通过合并转速‑电流为单环控制的方式，在线求解二次型优化控制问题从而获得同步旋转坐标下的定子电压；S30、对同步旋转坐标下的定子电压进行反Park变换，采用SVPWM方法获得PWM控制信号调节三相定子电流，进而控制内置式永磁同步电机的转速。

【技术特征摘要】
1.一种内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、将内置式永磁同步电机的三相定子电流信号进行Clark变换和Park变换获得同步旋转坐标下的定子电流；S20、将同步旋转坐标下的定子电流和内置式永磁同步电机的电角速度作为模型预测控制方法的输入值，通过合并转速-电流为单环控制的方式，在线求解二次型优化控制问题从而获得同步旋转坐标下的定子电压；S30、对同步旋转坐标下的定子电压进行反Park变换，采用SVPWM方法获得PWM控制信号调节三相定子电流，进而控制内置式永磁同步电机的转速。2.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，步骤S10之前，还包括：S00、采集内置式永磁同步电机的三相定子电流信号、电角速度和电角度。3.根据权利要求1所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，步骤S20具体包括：S201、选取状态变量、设置干扰项和控制策略，建立内置式永磁同步电机的状态方程；S202、结合电机电角速度参考值与实际值的差值、定子电压设置待优化的性能指标；S203、设置约束条件，具体为：对同步旋转dq坐标系下的d轴电流id、q轴电流iq和电流iq的变化率进行约束；S204、将状态方程、性能指标和约束条件进行整合，转换为求解一个线性二次型优化控制问题，具体为：在状态方程和约束条件下，获取性能指标最小时所对应的定子电压。4.根据权利要求3所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，S201所述的选取状态变量、设置干扰项和控制策略，建立内置式永磁同步电机的状态方程；具体为：S2011、构建内置式永磁同步电机的离散状态方程；S2012、采用增量模型消除干扰项，重构状态方程；S2013、重构新的状态变量及状态方程。5.根据权利要求3所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，S202所述的结合电机电角速度参考值与实际值的差值、定子电压设置待优化的性能指标；具体为：S2021、设置电机电角速度参考值；rk+1＝αrk+(1-α)c(1)其中，rk+1表示期望的k+1时刻的参考电角速度，c表示期望电角速度，rk表示k时刻的实际电角速度，α表示柔化系数，0≤α＜1；S2022、设置目标函数，即性能指标；其中，V表示性能指标，rk-yk表示k时刻的给定电角速度参考值与实际值的差值，Qk表示误差加权因子，Pk-1表示控制加权因子，Δuk-1表示k-1时刻的控制增量。6.根据权利要求3所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，S203所述的设置约束条件，具体为：对同步旋转dq坐标系下的d轴电流id、q轴电流iq和电流iq的变化范围进行约束；具体为：|id|≤idm|iq|≤iqm|Δiq|≤Δiqm其中，iqm等于或小于电机的额定电流；idm和Δiqm根据经验选取。7.根据权利要求3所述的内置式永磁同步电机控制方法，其特征在于，S204所述的将状态方程、性能指标和约束条件进行整合转换为求解一个线性二次型优化控制问题，具体为：在状态方程和约束条件下，获取性能指标最小时所对应的定子电压；具体公式如下：s.t.其中，V表示性能指标，Qk表示误差加权因子，Pk-1表示控制加权因子，ω表示电角速度，Cd＝[00000001]，输出yk表示在k时刻的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳，高峰，刘玲，李勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43