本发明专利技术公开了一种基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法。永磁同步电机模型预测磁链控制高度依赖于电机参数的准确性，然而电机参数受到温度、磁饱和等外界因素的影响会发生变化，从而增大电磁转矩和定子磁链脉动，降低控制系统的跟踪性能。为了降低双矢量模型预测磁链控制算法对电机参数的灵敏度，本发明专利技术分别建立延迟补偿、磁链预测以及最优电压矢量作用时间计算各环节的预测误差模型以及误差传递关系，通过在线误差补偿建立各环节独立的误差补偿方案，以提升双矢量模型预测磁链控制算法的参数鲁棒性，提高预测磁链精度。高预测磁链精度。高预测磁链精度。
【技术实现步骤摘要】
基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测磁链控制方法
[0001]本专利技术涉及永磁同步电机的控制
，尤其涉及一种基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法。
技术介绍
[0002]永磁同步电机由于具有功率密度高、结构简单等明显优势，广泛应用于许多工业和
，如电动汽车、地铁、船舶推进等。目前，模型预测磁链控制作为一种基于电机模型的控制方法，具有结构简单、动态响应速度快、易于多约束优化等优点，已经成功应用于永磁同步电机驱动领域。
[0003]模型预测磁链控制高度依赖于电机参数的准确性，然而这些参数受到温度、磁饱和等外界因素的影响会发生变化，使得预测环节的结果存在偏差，进而影响最优电压矢量组合的选取以及最优电压矢量作用时间的计算结果不准确，降低控制系统的性能。为了解决参数摄动对永磁同步电机驱动系统的负面影响，研究人员提出了一些有效的方法，设计了扰动状态观测器对预测误差和参数扰动进行观测和补偿，但观测器的实现增加了系统的计算负担；此外还将参数辨识算法与模型预测控制相结合，利用辨识得到的系统参数替换原模型中的参数，但系统的参数鲁棒性完全取决于辨识参数的效果，抗扰动性能较差。
[0004]为提升双矢量模型预测磁链控制算法的参数鲁棒性，本专利技术提出一种基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法。分别建立延迟补偿、磁链预测以及最优电压矢量作用时间计算各环节的预测误差模型以及误差传递关系，通过在线误差补偿建立各环节独立的误差补偿方案，能够更有效地增强系统对参数失配的鲁棒性，同时具有较高的预测磁链精度。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的旨在提高双矢量模型预测磁链控制对参数失配的鲁棒性，提出基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法，从而提高永磁同步电机驱动系统的预测磁链精度。
[0006]一种基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法，其特征在于，为降低双矢量模型预测磁链控制算法对电机参数的灵敏度，分别建立延迟补偿、磁链预测以及最优电压矢量作用时间计算各环节的预测误差模型以及误差传递关系，将得到的预测误差分别补偿到各环节中，以提升双矢量模型预测磁链控制算法的参数鲁棒性。
[0007]其具体特征如下：
[0008]定义L与ψ
f
分别为永磁同步电机的定子电感和转子永磁磁链的实际值，L0与ψ
f0
为标称值，定子电感和转子永磁磁链的参数偏差分别为ΔL＝L0‑
L和Δψ
f
＝ψ
f0
‑
ψ
f
，永磁同步电机的直轴和交轴分别用d轴和q轴表示；
[0009]电机参数为标称值条件下，延迟补偿环节的估算表达式为
[0010][0011]式中，和分别为(k+1)T
s
时刻电机参数为标称值条件下的d轴和q轴定子磁链的估算值；ψ
d
(k)和ψ
q
(k)分别为kT
s
时刻的d轴和q轴定子磁链的估算值；和分别为kT
s
时刻内第一最优电压矢量和第二最优电压矢量的作用时间；和分别为电机参数标称值时第一最优电压矢量的定子d轴和q轴磁链变化斜率；和分别为电机参数标称值时第二最优电压矢量的定子d轴和q轴磁链变化斜率，并表示为
[0012][0013][0014]式中，u
di
(k)和u
qi
(k)分别为第一最优电压矢量的d轴和q轴分量；u
dj
(k)和u
qj
(k)分别为第二最优电压矢量的d轴和q轴分量；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；
[0015]参数失配引起的延迟补偿环节定子磁链预测误差为
[0016][0017]式中，和分别为(k+1)T
s
时刻延迟补偿环节的d轴和q轴定子磁链的预测误差；
[0018][0019]电机参数为标称值条件下，磁链预测环节的估算表达式为
[0020][0021]式中，(k+1)T
s
时刻逆变器输出的6个有效电压矢量为u
m
(m＝1，2，3，4，5，6)，u
d
(k+1)和 u
q
(k+1)分别为有效电压矢量u
m
的d轴和q轴分量；和分别为(k+2)T
s
时刻u
m
作用下的电机参数为标称值时的d轴和q轴定子磁链的预测值；
[0022]参数失配引起的磁链预测环节定子磁链预测误差为
[0023][0024]式中，ψ
d
(k+1)和ψ
q
(k+1)分别为(k+1)T
s
时刻考虑延迟补偿的d轴和q轴定子磁链的估算值；和分别为(k+2)T
s
时刻磁链预测环节的d轴和q轴定子磁链的预测误差；
[0025]设(k+2)T
s
时刻施加的第一最优电压矢量和第二最优电压矢量的作用时间分别为和定子d轴和q轴磁链变化斜率可表示为
[0026][0027][0028]式中，和分别为电机参数为标称值时第一最优电压矢量的d轴和q轴磁链变化斜率；和分别为电机参数为标称值时第二最优电压矢量的d轴和q轴磁链变化斜率； u
di
(k+1)和u
qi
(k+1)分别为第一最优电压矢量的d轴和q轴分量；u
dj
(k+1)和u
qj
(k+1) 分别为第二最优电压矢量的d轴和q轴分量；
[0029]参数失配引起的最优电压矢量作用时间估算环节定子磁链预测误差为
[0030][0031]式中，和分别为(k+2)T
s
时刻最优电压矢量作用时间估算环节的d轴和q轴定子磁链的预测误差；其中，
[0032][0033][0034]式中，和分别为第一最优电压矢量的d轴和q轴磁链变化斜率；和分别为第二最优电压矢量的d轴和q轴磁链变化斜率；
[0035]忽略式(2)和式(3)中数值较小的第一最优电压矢量和第二最优电压矢量作用时间项后，延时补偿环节预测误差式(4)近似表示为
[0036][0037]忽略式(6)中数值较小的最优电压矢量作用时间项后，磁链预测环节预测误差近似表示为
[0038][0039]将估算得到的预测误差补偿到磁链预测环节中可得
[0040][0041]式中，ψ
dp
(k+2)和ψ
qp
(k+2)分别为(k+2)T
s
时刻u
m
作用下的d轴和q轴定子磁链的预测值；和分别为(k+2)T
s
时刻磁链预测环节误差补偿后的d轴和q轴定子磁链的预测值；
[0042]忽略式(7)和式(8)中数值较小的最优电压矢量作用时间项后，最优电压矢量作用时间计算环节本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于预测误差补偿的鲁棒型双矢量模型预测永磁同步电机磁链控制方法，其特征在于，为降低双矢量模型预测磁链控制算法对电机参数的灵敏度，分别建立延迟补偿、磁链预测以及最优电压矢量作用时间计算各环节的预测误差模型以及误差传递关系，将得到的预测误差分别补偿到各环节中，以提升双矢量模型预测磁链控制算法的参数鲁棒性。其具体特征如下：定义L与ψ
f
分别为永磁同步电机的定子电感和转子永磁磁链的实际值，L0与ψ
f0
为标称值，定子电感和转子永磁磁链的参数偏差分别为ΔL＝L0‑
L和Δψ
f
＝ψ
f0
‑
ψ
f
，永磁同步电机的直轴和交轴分别用d轴和q轴表示；电机参数为标称值条件下，延迟补偿环节的估算表达式为式中，和分别为(k+1)T
s
时刻电机参数为标称值条件下的d轴和q轴定子磁链的估算值；ψ
d
(k)和ψ
q
(k)分别为kT
s
时刻的d轴和q轴定子磁链的估算值；T
1k
和分别为kT
s
时刻内第一最优电压矢量和第二最优电压矢量的作用时间；和分别为电机参数标称值时第一最优电压矢量的定子d轴和q轴磁链变化斜率；和分别为电机参数标称值时第二最优电压矢量的定子d轴和q轴磁链变化斜率，并表示为的定子d轴和q轴磁链变化斜率，并表示为式中，u
di
(k)和u
qi
(k)分别为第一最优电压矢量的d轴和q轴分量；u
dj
(k)和u
qj
(k)分别为第二最优电压矢量的d轴和q轴分量；R为定子电阻；ω
e
为电角速度；参数失配引起的延迟补偿环节定子磁链预测误差为式中，和分别为(k+1)T
s
时刻延迟补偿环节的d轴和q轴定子磁链的预测误差；电机参数为标称值条件下，磁链预测环节的估算表达式为式中，(k+1)T
s
时刻逆变器输出的6个有效电压矢量为u
m
(m＝1，2，3，4，5，6)，u
d
(k+1)和u
q
(k+1)分别为有效电压矢量u
m
的d轴和q轴分量；和分别为(k+2)T
s
时刻u
m
作用下的电机参数为标称值时的d轴和q轴定子磁链的预测值；参数失配引起的磁链预测环节定子磁链预测误差为式中，ψ
d
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈益广，张浩然，苏江，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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