1.无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1、建立永磁同步电动机数学模型,并利用后向欧拉离散公式得到转速的预测模型;
步骤2、利用增量型模型预测控制的思想,得到不包含负载转矩项的速度预测模型;
步骤3、建立包含转子电角速度的跟踪误差、定子电流d轴和q轴分量的跟踪误差的价值函数;
步骤4、基于无差拍预测控制思想和增量型模型预测控制的思想,得到q轴电流给定值的公式;
步骤5、根据q轴电流给定值的公式和步骤3得到的价值函数,确定控制逆变器的参数,实现对永磁同步电动机模型预测速度控制。
2.根据权利要求1所述无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,步骤1具体过程为:永磁同步电动机的数学模型如式(1)~式(3)所示:式中:Ls为定子电感;Rs为定子电阻;ωre为转子电角速度;TL为负载转矩;ψf为转子永磁体磁链;id为定子电流d轴电流分量;iq为定子电流q轴电流分量;ud为定子电压d轴电压分量;uq为定子电压q轴电压分量;pn为永磁同步电机极对数;B为粘滞摩擦系数;J为转动惯量;
将式(1)~式(3)利用前向欧拉离散公式进行离散化,得到永磁同步电动机离散数学模型:
采用后向欧拉离散公式对式(3)进行离散化处理可得:式中,id(k+1)、iq(k+1)分别为(k+1)T时刻的定子电流d、q轴分量,ωre(k+1)是(k+1)T时刻转子电角速度的预测值,id(k)、iq(k)分别为kT时刻定子电流d、q轴分量的反馈值,Ts为电气量采样时间;ud(k)和uq(k)分别为kT时刻电压d、q轴分量;ωre(k)为kT时刻电角速度的反馈值;Tsω为机械量采样时间。
3.根据权利要求2所述无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,步骤2具体过程为:
根据式(7)可知,在kT时刻,可得:由于控制系统的控制周期非常短,则负载转矩在一个控制周期内近似恒定,即:用式(7)减去式(8)可得不包含负载转矩项的速度预测模型:
4.根据权利要求1所述无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,步骤3具体过程为:
在传统的预测速度价值函数的基础上加入q轴电流误差项,得到包含转子电角速度的跟踪误差、定子电流d轴和q轴分量的跟踪误差的价值函数,具体表示为:式中:λd为d轴电流权重系数;λq为q轴电流权重系数; 和 分别为定子电流d、q轴分量的给定值。
5.根据权利要求1所述无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,步骤4具体过程为:
采用后向欧拉离散化方法对式(3)进行离散得:在kT时刻,式(12)改写为:根据无差拍预测控制思想,令 联立式(12)和式(13),得q轴电流给定值的计算公式:
6.根据权利要求5所述无负载转矩观测器的永磁同步电机模型预测速度控制方法,其特征在于,步骤5具体过程为:
将q轴电流给定值 转子电角速度给定值 d轴电流给定值 (k+1)T时刻定子电流q轴分量的预测值iq(k+1)、(k+1)T时刻转子电角速度的预测值ωre(k+1)、(k+1)T时刻定子电流d轴分量的预测值id(k+1)代入步骤3得到的价值函数,选择使价值函数最小的电压矢量作用于逆变器。