CN113258837A - 一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置 - Google Patents

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CN113258837A CN202110634269.5A CN202110634269A CN113258837A CN 113258837 A CN113258837 A CN 113258837A CN 202110634269 A CN202110634269 A CN 202110634269A CN 113258837 A CN113258837 A CN 113258837A
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置，该装置将定子电流指令生成模块输出的目标定子电流d轴和q轴电流分量、转换模块输出的转子电气角速度和电流矢量变换模块输出的旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量进行计算，获取最优电压矢量；将获取的最优电压矢量，生成逆变器功率开关器件所需的驱动信号；将所述逆变器功率开关器件的驱动信号作用在三相逆变器模块上，使得永磁同步电机实现所述的鲁棒模型预测电流控制。该装置有效地减少了算法计算预测电流时因参数变化造成的电流误差，降低了控制算法的参数敏感度，改善了电流控制效果，而且计算负担较小，便于应用。

Description

一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法及装置
技术领域
本发明属于电机控制领域，尤其涉及一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置及方法。
背景技术
永磁同步电机具有运行效率高、功率密度大、控制简单等优势，被广泛应用于各种电压和功率等级的传动领域。由于不受变流器调制策略的约束，模型预测电流控制(ModelPredictive Current Control，MPCC)已在电机传动领域得到了广泛关注。通过预测未来时刻的电流状态，来获得接近于期望电流的电流响应，从而提高电流控制性能。
传统的永磁同步电机模型预测电流控制往往需要根据永磁同步电机的定子电阻，转子磁链，交轴和直轴电感参数来计算预测电流。在预测方程中，这些参数被设定为固定值。然而在永磁同步电机运行过程中，这些参数会受电流、温度、磁饱和等环境因素的影响而发生变化，这些变化被称为参数失配。参数失配会导致预测结果偏离期望值，获得不理想的电流响应，恶化系统控制性能。如何降低永磁同步电机的模型预测电流控制策略对电机固有参数的依赖性，获得良好的电流控制性能，是值得研究的问题。
参数辨识算法能一定程度上解决MPCC中的参数失配问题。目前主流的参数辨识方法大体分为离线参数辨识和在线参数辨识两类。离线参数辨识往往不需要复杂的算法，但为了获得特定参数值，需要进行多次实验，工作量较大。在线辨识的特点是可以在线检测出实时的电机参数，这样控制程序调用的都是和当前环境相匹配的参数，相对于传统MPCC的准确性有所提高。但这会使得控制程序变得更加复杂，对控制芯片的主频和运算速度都有更高的要求，成本较高。
发明内容
本发明提供了一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置和方法，解决了永磁同步电机的定子电阻，转子磁链，交轴和直轴电感的参数失配的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下的技术方案：
一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，该装置包括：
定子电流指令生成模块，用于生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
信号采集模块，用于采集电机定子的相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
转换模块，用于将信号采集模块输出的转子机械位置角和转子转速转换为转子电气位置角和转子电气角速度；
电流矢量变换模块，用于将信号采集模块输出的定子相电流和转换模块输出的转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；鲁棒模型预测电流控制模块，用于将定子电流指令生成模块输出的目标定子电流d轴和q轴电流分量、转换模块输出的转子电气角速度和电流矢量变换模块输出的旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量进行计算，获取最优电压矢量；脉冲生成模块，用于将鲁棒模型预测电流控制模块获取的最优电压矢量，生成逆变器功率开关器件所需的驱动信号；
将所述逆变器功率开关器件的驱动信号作用在三相逆变器模块上，三相逆变器模块与永磁同步电机连接，使得永磁同步电机实现所述的鲁棒模型预测电流控制。
优选的，所述目标定子电流d轴和q轴电流分量的定子电流q轴给定分量，可由转速经PI调节器后获取，定子电流d轴给定分量，将其设为零，采用id＝0控制。
优选的，所述的鲁棒模型预测控制模块包括：
电流预测模块一、参数失配补偿量计算模块、电流修正模块、电流预测模块二和最优电压矢量选取模块。
优选的，所述电流预测模块一输入为定子电流直轴和交轴分量(id,iq)，转子电气角速度ωe，输出为下一时刻的定子电流直轴和交轴分量预测值
Figure BDA0003104832610000021
以输入量为k时刻为例，输出量为(k+1)时刻的值，计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000022
其中
Figure BDA0003104832610000031
分别为预测过程中的定子电阻，定子直轴电感，交轴电感和转子磁链，Ts为采样周期，ud(k)和uq(k)为k时刻的最优电压矢量，为已知量。
优选的，所述参数失配补偿量计算模块输入为k时刻的实际电流(id(k),iq(k))与k时刻的预测电流
Figure BDA0003104832610000032
以及(k-1)时刻的最优电压矢量(ud(k-1),uq(k-1))，输出为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000033
Figure BDA0003104832610000034
Figure BDA0003104832610000035
Figure BDA0003104832610000036
Figure BDA0003104832610000037
其中下标‘d(q)_last’表示上一时刻的值。
优选的，所述电流修正模块输入为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，(k+1)时刻的电流预测值
Figure BDA0003104832610000041
和以及k时刻的最优电压矢量(ud(k),uq(k))，输出为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000042
计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000043
优选的，所述的电流预测模块二的输入为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000044
参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，转子电气角速度ωe和逆变器8种开关状态对应的电压矢量(Ui(k+1)，i＝0,1,2...7)，其输出为(k+2)时刻的补偿后的8组预测电流
Figure BDA0003104832610000045
计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000046
优选的，所述最优电压矢量选取模块输入为(k+2)时刻的8组预测电流
Figure BDA0003104832610000047
和给定电流
Figure BDA0003104832610000048
其输出为使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量(Ud_opt(k+1)，Uq_opt(k+1))，所述选取依据是：根据8组预测电流计算8次价值函数g，g最小值所对应的电压矢量为最优电压矢量，所述价值函数g为：
Figure BDA0003104832610000051
本发明还提供了一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法，该方法包括：
生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
采集电机的定子相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
将转子机械位置角和转子转速转换为转子电气位置角和转子电气角速度；
将定子相电流和转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；
将转子电气角速度，旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量用于鲁棒模型预测电流控制，经计算及与目标定子电流d轴和q轴电流分量比较后获取最优电压矢量；
将获取的最优电压矢量生成驱动信号作用于三相逆变器，对电机进行电流控制。
优选的，所述获取最优电压矢量的步骤包括：
根据k时刻旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量实际值，电气角速度实际值，预测出(k+1)时刻的定子电流直轴和交轴分量的预测值；
通过定子电流直轴和交轴分量的k时刻实际值与k时刻的预测值，以及(k-1)时刻的最优电压矢量进行计算，获取参数失配补偿量；
通过参数失配补偿量以及k时刻的最优电压矢量，对(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的预测值进行修正，获取修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值；
对修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值，参数失配补偿量，转子电气角速度和逆变器8种开关状态对应的电压矢量进行计算，得出(k+2)时刻的补偿后的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值；
根据(k+2)时刻的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值和目标定子电流d轴和q轴电流分量，得出使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明是一种预测过程自优化的模型预测电流控制方式，不需要进行离线参数辨识或在线参数辨识来计算电机参数，有效地减少了算法计算预测电流时因参数变化造成的电流误差，降低了控制算法的参数敏感度，改善了电流控制效果，而且计算负担较小，便于应用。
说明书附图
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置结构图；
图2为本发明一实施例提供的鲁棒模型预测电流控制模块结构图；
图3为未采用和采用本发明的提供的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置的永磁同步电机的直轴和交轴电流波形((a)未采用本发明的直轴电流，(b)采用本发明的直轴电流，(c)未采用本发明的交轴电流，(d)采用本发明的交轴电流)；
图4为本采用本发明提供的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置前、后的直轴和交轴电流波形((a)采用本发明前后的直轴电流，(b)采用本发明前后的交轴电流)；
图5为未采用和采用本发明的提供的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置的A相电流波形((a)未采用本发明的A相电流，(b)采用本发明的A相电流)。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式进一步介绍本发明的技术方案。
为了降低永磁同步电机模型预测电流控制算法对电机参数的依赖性，提高模型预测电流控制的鲁棒性，从而确保电机始终运行于高效稳定状态，本发明提供一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置。如图1所示，本发明提供一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，包括定子电流指令生成模块1、信号采集模块2、转换模块3、电流矢量变换模块4、鲁棒模型预测电流控制模块5、脉冲生成模块6、三相逆变器模块7与永磁同步电机8。其中，
定子电流指令生成模块，用于生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
信号采集模块，用于采集电机定子的相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
转换模块，用于将信号采集模块输出的转子机械位置角和转子转速转换为转子电气位置角和转子电气角速度；
电流矢量变换模块，用于将信号采集模块输出的定子相电流和转换模块输出的转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；
鲁棒模型预测电流控制模块，用于将定子电流指令生成模块输出的目标定子电流d轴和q轴电流分量、转换模块输出的转子电气角速度和电流矢量变换模块输出的旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量进行计算，获取最优电压矢量；
脉冲生成模块，用于将鲁棒模型预测电流控制模块获取的最优电压矢量，生成逆变器功率开关器件所需的驱动信号；
将所述逆变器功率开关器件的驱动信号作用在三相逆变器模块上，三相逆变器模块与永磁同步电机连接，使得永磁同步电机实现所述的鲁棒模型预测电流控制。
进一步，所述目标定子电流d轴和q轴电流分量的定子电流q轴给定分量
Figure BDA0003104832610000072
其可由转速经PI调节器后获取；同时输出定子电流d轴给定分量
Figure BDA0003104832610000073
将其设为零，采用id＝0控制。
进一步，所述信号采集模块2通过传感器采集电机定子相电流(ia，ib)，转子机械位置角θm和转子转速Nr的实际值作为输出。
进一步，所述转换模块3的输入量为转子机械位置角θm和转子转速Nr，输出量为转子电气位置角θe和转子电气角速度ωe，np为已知的电机极对数，具体转换为：
θe＝npθm
Figure BDA0003104832610000071
进一步，所述的电流矢量变换模块4输入量为定子相电流(ia，ib)和转子电气位置角θe,输出量为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量(id，iq)，变换公式如下：
Figure BDA0003104832610000081
进一步，所述鲁棒模型预测控制模块5包括电流预测模块一501、参数失配补偿量计算模块502、电流修正模块503、电流预测模块二504和最优电压矢量选取模块505。参照图2所示。
进一步，所述的电流预测模块一501的输入量为定子电流直轴和交轴分量(id,iq)，转子电气角速度ωe，其输出量为下一时刻的定子电流直轴和交轴分量预测值
Figure BDA0003104832610000082
以输入量为k时刻为例，输出量为(k+1)时刻的值，计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000083
其中
Figure BDA0003104832610000084
分别为预测过程中的定子电阻，定子直轴电感，交轴电感和转子磁链，Ts为采样周期，ud(k)和uq(k)为k时刻的最优电压矢量，为已知量。
进一步，所述参数失配补偿量计算模块502的输入量为k时刻的实际电流(id(k),iq(k))与k时刻的预测电流
Figure BDA0003104832610000085
以及(k-1)时刻的最优电压矢量(ud(k-1),uq(k-1))，其输出为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000086
Figure BDA0003104832610000091
Figure BDA0003104832610000092
Figure BDA0003104832610000093
Figure BDA0003104832610000094
其中下标‘d(q)_last’表示上一时刻的值。
进一步，所述的电流修正模块503的输入量为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，(k+1)时刻的电流预测值
Figure BDA0003104832610000095
和以及k时刻的最优电压矢量(ud(k),uq(k))，输出量为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000096
Figure BDA0003104832610000097
计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000098
进一步，所述电流预测模块二504的输入为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000099
参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，转子电气角速度ωe和逆变器8种开关状态对应的电压矢量(Ui(k+1)，i＝0,1,2...7)，其输出为(k+2)时刻的补偿后的8组预测电流
Figure BDA00031048326100000910
计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000101
进一步，所述最优电压矢量选取模块505的输入为(k+2)时刻的8组预测电流
Figure BDA0003104832610000102
和给定电流
Figure BDA0003104832610000103
其输出为使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量(Ud_opt(k+1)，Uq_opt(k+1))。选取依据是：根据8组预测电流计算8次价值函数g，g最小值所对应的电压矢量为最优电压矢量，价值函数g如下：
Figure BDA0003104832610000104
具体的，图3给出了一台额定功率30kW，额定转速3500r/min且采用固定的电机定子电阻，转子磁链和直轴、交轴电感参数值的四对极永磁同步电机在参数失配状态运行时，未采用和采用本发明的实验结果，图中给出了永磁同步电机的直轴和交轴电流波形。图4给出了采用本发明前、后的直轴和交轴电流波形，图5给出了未采用和采用本发明的A相电流波形。
通过图3-图5可以表明，本发明提供的一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置能够在永磁电机参数失配的情况下，使电机的实际电流准确跟踪给定电流，减少电流畸变，实现了电流的稳定控制。发明与传统模型预测电流控制相比，能计算并补偿电机参数失配带来的误差，补偿效果好，系统结构简单，控制可靠性高。
本发明还提供了一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法，该方法包括：
生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
采集电机的定子相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
将转子机械位置角和转子转速变换为转子电气位置角和转子电气角速度；
将定子相电流和转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；
将转子电气角速度，旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量用于鲁棒模型预测电流控制，经计算及与目标定子电流d轴和q轴电流分量比较后获取最优电压矢量；
将获取的最优电压矢量生成驱动信号作用于三相逆变器，对电机进行电流控制。
进一步，所述目标定子电流d轴和q轴电流分量的定子电流q轴给定分量
Figure BDA0003104832610000111
可由转速经PI调节器后获取，定子电流d轴给定分量
Figure BDA0003104832610000112
将其设为零，采用id＝0控制。
进一步，可通过传感器采集电机定子相电流(ia，ib)，转子机械位置角θm和转子转速Nr的实际值。
进一步，由已知的电机极对数np，转子机械位置角θm和转子转速Nr，转换为转子电气位置角θe和转子电气角速度ωe的转换公式如下：
θe＝npθm
Figure BDA0003104832610000113
进一步，定子相电流(ia，ib)和转子电气位置角θe,计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量(id，iq)的变换公式如下：
Figure BDA0003104832610000114
进一步，所述获取最优电压矢量的步骤包括：
根据k时刻旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量实际值，电气角速度实际值，预测出(k+1)时刻的定子电流直轴和交轴分量的预测值；
通过定子电流直轴和交轴分量的k时刻实际值与k时刻的预测值，以及(k-1)时刻的最优电压矢量进行计算，获取参数失配补偿量；
通过参数失配补偿量以及k时刻的最优电压矢量，对(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的预测值进行修正，获取修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值；
对修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值，参数失配补偿量，转子电气角速度和逆变器8种开关状态对应的电压矢量进行计算，得出(k+2)时刻的补偿后的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值；
根据(k+2)时刻的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值和目标定子电流d轴和q轴电流分量，得出使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量。
进一步，根据旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量(id,iq)，转子电气角速度ωe，预测出(k+1)时刻的定子电流直轴和交轴分量的预测值
Figure BDA0003104832610000121
以k时刻为例，(k+1)时刻预测值的计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000122
其中
Figure BDA0003104832610000123
分别为预测过程中的定子电阻，定子直轴电感，交轴电感和转子磁链，Ts为采样周期，ud(k)和uq(k)为k时刻的最优电压矢量，为已知量。
进一步，通过定子电流直轴和交轴分量的k时刻的实际电流(id(k),iq(k))与k时刻的预测电流
Figure BDA0003104832610000124
以及(k-1)时刻的最优电压矢量(ud(k-1),uq(k-1))，获取参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，参数失配补偿量的计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000131
Figure BDA0003104832610000132
Figure BDA0003104832610000133
Figure BDA0003104832610000134
Figure BDA0003104832610000135
其中下标‘d(q)_last’表示上一时刻的值。
进一步，对参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，(k+1)时刻的电流预测值
Figure BDA0003104832610000136
和以及k时刻的最优电压矢量(ud(k),uq(k))进行修正，获取修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值，修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000137
的计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000141
进一步，对修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure BDA0003104832610000142
参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，转子电气角速度ωe和逆变器8种开关状态对应的电压矢量(Ui(k+1)，i＝0,1,2...7)进行计算，得出(k+2)时刻的补偿后的8组预测电流
Figure BDA0003104832610000143
的计算公式如下：
Figure BDA0003104832610000144
进一步的，根据(k+2)时刻的8组预测电流
Figure BDA0003104832610000145
和给定电流
Figure BDA0003104832610000146
其输出为使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量(Ud_opt(k+1)，Uq_opt(k+1))，所述选取依据是：根据8组预测电流计算8次价值函数g，g最小值所对应的电压矢量为最优电压矢量，所述价值函数g为：
Figure BDA0003104832610000147
本发明实施例中的各个功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或者两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块可以采用硬件的形式实现也可以采用软件功能模块的方式实现。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，该装置包括：
定子电流指令生成模块，用于生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
信号采集模块，用于采集电机定子的相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
转换模块，用于将信号采集模块输出的转子机械位置角和转子转速转换为转子电气位置角和转子电气角速度；
电流矢量变换模块，用于将信号采集模块输出的定子相电流和转换模块输出的转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；
鲁棒模型预测电流控制模块，用于将定子电流指令生成模块输出的目标定子电流d轴和q轴电流分量、转换模块输出的转子电气角速度和电流矢量变换模块输出的旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量进行计算，获取最优电压矢量；
脉冲生成模块，用于将鲁棒模型预测电流控制模块获取的最优电压矢量，生成逆变器功率开关器件所需的驱动信号；
将所述逆变器功率开关器件的驱动信号作用在三相逆变器模块上，三相逆变器模块与永磁同步电机连接，使永磁同步电机实现所述的鲁棒模型预测电流控制。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法，其特征于，所述目标定子电流d轴和q轴电流分量的定子电流q轴给定分量，可由转速经PI调节器后获取，定子电流d轴给定分量，将其设为零。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述的鲁棒模型预测控制模块包括：
电流预测模块一、参数失配补偿量计算模块、电流修正模块、电流预测模块二和最优电压矢量选取模块。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述电流预测模块一输入为定子电流直轴和交轴分量(id,iq)，转子电气角速度ωe，输出为下一时刻的定子电流直轴和交轴分量预测值
Figure FDA0003104832600000011
以输入量为k时刻为例，输出量为(k+1)时刻的值，计算公式如下：
Figure FDA0003104832600000021
其中
Figure FDA0003104832600000022
分别为预测过程中的定子电阻，定子直轴电感，交轴电感和转子磁链，Ts为采样周期，ud(k)和uq(k)为k时刻的最优电压矢量，为已知量。
5.根据权利要求3所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述参数失配补偿量计算模块输入为k时刻的实际电流(id(k),iq(k))与k时刻的预测电流
Figure FDA0003104832600000023
以及(k-1)时刻的最优电压矢量(ud(k-1),uq(k-1))，输出为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，计算公式如下：
Figure FDA0003104832600000024
Figure FDA0003104832600000025
Figure FDA0003104832600000026
Figure FDA0003104832600000027
Figure FDA0003104832600000031
其中下标‘d(q)_last’表示上一时刻的值。
6.根据权利要求3所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述电流修正模块输入为参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，(k+1)时刻的电流预测值
Figure FDA0003104832600000032
和以及k时刻的最优电压矢量(ud(k),uq(k))，输出为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure FDA0003104832600000033
计算公式如下：
Figure FDA0003104832600000034
7.根据权利要求3所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述的电流预测模块二的输入为修正后的(k+1)时刻定子电流
Figure FDA0003104832600000035
Figure FDA0003104832600000036
参数失配补偿量(Cd，Cq，Md，Mq)，转子电气角速度ωe和逆变器8种开关状态对应的电压矢量(Ui(k+1)，i＝0,1,2...7)，其输出为(k+2)时刻的补偿后的8组预测电流
Figure FDA0003104832600000037
计算公式如下：
Figure FDA0003104832600000038
Figure FDA0003104832600000041
8.根据权利要求3所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制装置，其特征于，所述最优电压矢量选取模块输入为(k+2)时刻的8组预测电流
Figure FDA0003104832600000042
Figure FDA0003104832600000043
和给定电流
Figure FDA0003104832600000044
其输出为使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量(Ud_opt(k+1)，Uq_opt(k+1))，所述选取依据是：根据8组预测电流计算8次价值函数g，g最小值所对应的电压矢量为最优电压矢量，所述价值函数g为：
Figure FDA0003104832600000045
9.一种永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法，其特征于，该方法包括：
生成目标定子电流d轴和q轴电流分量；
采集电机的定子相电流、转子机械位置角和转子转速的实际值；
将转子机械位置角和转子转速转换为转子电气位置角和转子电气角速度；
将定子相电流和转子电气位置角计算后变换为转子旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量；
将转子电气角速度，旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量用于鲁棒模型预测电流控制，经计算及与目标定子电流d轴和q轴电流分量比较后获取最优电压矢量；
将获取的最优电压矢量生成驱动信号作用于三相逆变器，对电机进行电流控制。
10.根据权利要求9所述的永磁同步电机的鲁棒模型预测电流控制方法，其特征于，所述获取最优电压矢量的步骤包括：
根据k时刻旋转坐标系下的定子电流直轴和交轴分量实际值，电气角速度实际值，预测出(k+1)时刻的定子电流直轴和交轴分量的预测值；
通过定子电流直轴和交轴分量的k时刻的实际值与k时刻的预测值，以及(k-1)时刻的最优电压矢量进行计算，获取参数失配补偿量；
通过参数失配补偿量以及k时刻的最优电压矢量，对(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的预测值进行修正，获取修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值；
对修正后的(k+1)时刻定子电流直轴和交轴分量的值，参数失配补偿量，转子电气角速度和逆变器8种开关状态对应的电压矢量进行计算，得出(k+2)时刻的补偿后的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值；
根据(k+2)时刻的8组定子电流直轴和交轴分量的预测值和目标定子电流d轴和q轴电流分量，得出使(k+2)时刻定子电流误差最小的最优电压矢量。
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