一种基于电流预测误差的电机控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于电流预测误差的电机控制方法，包括S1：获取电流参数，电流参数包括电压、转速、d轴电流和q轴电流；S2：建立电机电流预测模型，得到k时刻的电流预测误差PE(k)；S3：根据电流预测误差PE(k)求出d、q轴电流预测误差的比例关系P

【技术实现步骤摘要】
一种基于电流预测误差的电机控制方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，特别涉及一种基于电流预测误差的电机控制方法。

技术介绍

[0002]电机作为一个感性负载，主要的变化参数有电机电阻、磁链和交、直轴电感，当以上变化参数失配时，可能会导致电机控制失调。
[0003]现有技术中，用于电机控制器的矢量控制方法中的d、q轴电流环普遍采用PI控制器，其稳定性较好，但动态响应能力不足，因此采用模型预测电流控制，但传统的模型预测电流控制非常依赖电机模型的准确程度，即抗扰性不足。还有部分研究者采用设置状态观测器、采用递归最小二乘法算法等方法对参数失配引起的系统扰动进行补偿，但是这样却带来了大量的计算量，对硬件系统的选型要求较高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中模型预测电流控制电机抗扰性不足的问题，本专利技术提出一种基于电流预测误差的电机控制方法，增加了电流预测误差和补偿系数，提高了电流预测模型的抗干扰性能，使得电机的控制更加稳定。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种基于电流预测误差的电机控制方法，具体包括以下步骤：
[0007]S1：获取电流参数，电流参数包括电压、转速、d轴电流和q轴电流；
[0008]S2：建立电机电流预测模型，得到k时刻的电流预测误差PE(k)；
[0009]S3：根据电流预测误差PE(k)求出d、q轴电流预测误差的比例关系P
d
、P
q
；
[0010]S4：根据d、q轴电流预测误差的比例关系P
d
、P
q
计算k+1时刻所有电压矢量对应的电流预测误差；
[0011]S5：采用预测误差补偿系数对S4中的电流预测误差进行优化，从而得到k+1时刻的预测电流；
[0012]S6：根据k+1时刻的预测电流计算k+2时刻的预测电流，再将k+2时刻的预测电流输入代价函数进行求解，将最小值输出到电机的电压。
[0013]优选地，所述S2包括以下步骤：
[0014]S2
‑
1：建立的电机实际模型和预测模型分别表示为：
[0015][0016][0017][0018]公式(1)中：i
d
(k+1)代表k+1时刻的d轴实际电流，i
q
(k+1)代表k+1时刻的q轴实际电流；T
s
表示采样周期；R
s
表示定子电阻；L
d
表示d轴定子电感；ω
e
表示转子电角速度；L
q
表示q轴定子电感；i
d
(k)代表k时刻的d轴实际电流，i
q
(k)代表k时刻的q轴实际电流；u
d
(k)表示k时刻的d轴定子实际电压；u
q
(k)表示k时刻的q轴定子实际电压；ψ
f
表示转子永磁体磁链；
[0019]代表k+1时刻的d轴预测电流；代表k+1时刻的q轴预测电流；PE表示电流预测误差；表示k+1时刻的预测电流；i
dq
(k+1)表示k+1时刻的实际电流；
[0020]S2
‑
2：预测模型中使用的定子电阻、转子永磁体磁链和d、q轴定子电感分别记为R
sp
、ψ
fp
、L
dp
、L
qp
；实际模型中的四个参数记为R
sn
、ψ
fn
、L
dn
、L
qn
；预测模型和实际模型中两组参数的关系表示为：
[0021]R
sp
＝R
sn
×
N
R
，ψ
fp
＝ψ
fn
×
N
ψ
，L
dp
＝L
dn
×
N
d
，L
qp
＝L
qn
×
N
q
ꢀꢀ
(2)
[0022]公式(2)中，N
R
表示定子电阻转换系数；N
ψ
表示永磁体磁链转换系数；N
d
表示d轴电感转换系数；N
q
表示q轴电感转换系数；
[0023]S2
‑
3：k时刻的电流预测误差PE(k)可表示为：
[0024][0025]公式(2)中，PE_i
d
表示d轴电流预测误差；表示k+1时刻的d轴预测电流；i
d
(k+1)表示k+1时刻的d轴实际电流；T
s
表示采样周期；R
sn
表示定子电阻；i
d
(k)表示k时刻的d轴实际电流；N
d
表示d轴电感转换系数；N
R
表示定子电阻转换系数；L
dn
表示d轴定子电感；ω
e
表示转子电角速度；L
qn
表示q轴定子电感；i
q
(k)表示k时刻的q轴实际电流；N
q
表示q轴电感转换系数；u
d
(k)表示k时刻的d轴实际电压；
[0026]PE_i
q
表示q轴电流预测误差；表示k+1时刻的q轴预测电流；i
q
(k+1)表示k+1时刻的q轴实际电流；i
q
(k)表示k时刻的q轴实际电流；L
qn
表示q轴定子电感；u
q
(k)表示k时刻的q轴实际电压；ψ
fn
表示转子实际永磁体磁链；N
ψ
表示永磁体磁链转换系数；
[0027]S2
‑
4：当只考虑电感失配对预测模型的影响,则电流预测误差PE_i
d
、PE_i
q
简化并重新表示为：
[0028][0029]公式(3)中，PE_i
d
(k)表示k时刻d轴电流预测误差；表示k时刻的d轴预测电流；i
d
(k)表示k时刻的d轴实际电流；T
s
表示采样周期；L
dn
表示d轴定子电感；N
d
表示d轴电感转换系数；u
d
(k
‑
1)表示k
‑
1时刻的d轴实际电压；R
sn
表示定子电阻；i
d
(k
‑
1)表示k
‑
1时刻的d轴实际电流；N
q
表示q轴电感转换系数；ω
e
表示转子电角速度；L
qn
表示q轴定子电感；i
q
(k
‑
1)表示k
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电流预测误差的电机控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：获取电流参数，电流参数包括电压、转速、d轴电流和q轴电流；S2：建立电机电流预测模型，得到k时刻的电流预测误差PE(k)；S3：根据电流预测误差PE(k)求出d、q轴电流预测误差的比例关系P
d
、P
q
；S4：根据d、q轴电流预测误差的比例关系P
d
、P
q
计算k+1时刻所有电压矢量对应的电流预测误差；S5：采用预测误差补偿系数对S4中的电流预测误差进行优化，从而得到k+1时刻的预测电流；S6：根据k+1时刻的预测电流计算k+2时刻的预测电流，再将k+2时刻的预测电流输入代价函数进行求解，将最小值输出到电机的电压。2.如权利要求1所述的一种基于电流预测误差的电机控制方法，其特征在于，所述S2包括以下步骤：S2
‑
1：建立的电机实际模型和预测模型分别表示为：1：建立的电机实际模型和预测模型分别表示为：1：建立的电机实际模型和预测模型分别表示为：公式(1)中：i
d
(k+1)代表k+1时刻的d轴实际电流，i
q
(k+1)代表k+1时刻的q轴实际电流；T
s
表示采样周期；R
s
表示定子电阻；L
d
表示d轴定子电感；ω
e
表示转子电角速度；L
q
表示q轴定子电感；i
d
(k)代表k时刻的d轴实际电流，i
q
(k)代表k时刻的q轴实际电流；u
d
(k)表示k时刻的d轴定子实际电压；u
q
(k)表示k时刻的q轴定子实际电压；ψ
f
表示转子永磁体磁链；代表k+1时刻的d轴预测电流；代表k+1时刻的q轴预测电流；PE表示电流预测误差；表示k+1时刻的预测电流；i
dq
(k+1)表示k+1时刻的实际电流；S2
‑
2：预测模型中使用的定子电阻、转子永磁体磁链和d、q轴定子电感分别记为R
sp
、ψ
fp
、L
dp
、L
qp
；实际模型中的四个参数记为R
sn
、ψ
fn
、L
dn
、L
qn
；预测模型和实际模型中两组参数的关系表示为：R
sp
＝R
sn
×
N
R
，ψ
fp
＝ψ
fn
×
N
ψ
，L
dp
＝L
dn
×
N
d
，L
qp
＝L
qn
×
N
q
ꢀꢀ
(2)公式(2)中，N
R
表示定子电阻转换系数；N
ψ
表示永磁体磁链转换系数；N
d
表示d轴电感转换系数；N
q
表示q轴电感转换系数；S2
‑
3：k时刻的电流预测误差PE(k)可表示为：
公式(2)中，PE_i
d
表示d轴电流预测误差；表示k+1时刻的d轴预测电流；i
d
(k+1)表示k+1时刻的d轴实际电流；T
s
表示采样周期；R
sn
表示定子电阻；i
d
(k)表示k时刻的d轴实际电流；N
d
表示d轴电感转换系数；N
R
表示定子电阻转换系数；L
dn
表示d轴定子电感；ω
e
表示转子电角速度；L
qn
表示q轴定子电感；i
q
(k)表示k时刻的q轴实际电流；N
q
表示q轴电感转换系数；u
d
(k)表示k时刻的d轴实际电压；PE_i
q
表示q轴电流预测误差；表示k+1时刻的q轴预测电流；i
q
(k+1)表示k+1时刻的q轴实际电流；i
q
(k)表示k时刻的q轴实际电流；L
qn
表示q轴定子电感；u
q
(k)表示k时刻的q轴实际电压；ψ
fn
表示转子实际永磁体磁链；N
ψ
表示永磁体磁链转换系数；S2
‑
4：当只考虑电感失配对预测模型的影响，则电流预测误差PE_i
d
、PE_i
q
简化并重新表示为：表示为：公式(3)中，PE_i
d
(k)表示k时刻d轴电流预测误差；表示k时刻的d轴预测电流；i
d
(k)表示k时刻的d轴实际电流；T
s
表示采样周期；L
dn...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，李广广，曹强，鲜奇迹，李加军，
申请(专利权)人：重庆金康赛力斯新能源汽车设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：