CN117498739A - 永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法及系统，属于电机控制技术领域，方法包括：在第k个控制周期，采集并存储三相永磁同步电机电流、转子位置电角度和电机转速，通过Clark变换和Park变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量；通过滑模观测器和改进型闭环状态观测器，确定出电机超局部模型的所有参数；通过PI转速控制器得到电流参考值；基于电机超局部模型，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流以及期望强迫电流增量；根据代价函数选择出最优电压矢量和次优电压矢量；根据最优电压矢量和次优电压矢量计算最优和次优电压矢量作用时间；根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生逆变器控制信号。

Description

永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法及系统
技术领域
本发明属于电机控制技术领域，具体涉及一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法及系统。
背景技术
与异步电机相比，永磁同步电机具有体积小、功率和效率高、发热低、可靠性高等优点，因此在在船舰电力推进、电动汽车、机器人、航空航天等领域具有广阔的应用前景。
传统永磁同步电机控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制，然而，矢量控制PI参数的调节繁琐，而直接转矩控制的稳态性能差。
模型预测控制根据预测模型，预测电压矢量作用对系统未来性能的影响，通过遍历所有可选的电压矢量，在给定时域内在线求解出系统的优化问题，最后将选择出的最优电压矢量作用于电机。模型预测控制相较于矢量控制具有更简单的控制结构，无需PI整定，而且可以得到快速的转矩与电流的响应，同时可以为不同的系统专门设计相应的优化目标，诸如抑制谐波电流，提高负载电流的质量，降低开关频率等等。而模型预测控制与直接转矩控制相比，又可以获得较为固定的开关频率以及较好的稳态性能。因此，其受到了学术界和工业界的广泛关注。
传统的模型预测控制采用理想化电机建模，忽略了电机参数变化，导致模型严重依赖于电机参数的准确性。同时，实际运行过程中电机参数的不确定性必然会导致系统控制性能的下降。为解决这个问题，无参数模型预测控制方法被提出。
然而，目前存在的无参数预测控制方法存在以下问题：无法运用到三矢量无参数模型预测控制方法中，因此电机的稳态性能受限；只能提高部分参数的鲁棒性，其稳定性仍然依赖一些参数的准确性。
发明内容
为了解决当前的无参数预测控制方法无法运用到三矢量无参数模型预测控制方法中，因此电机的稳态性能受限，只能提高部分参数的鲁棒性，其稳定性仍然依赖一些参数的准确性的技术问题，本发明提供一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法及系统。
第一方面
本发明提供了一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，包括：
S1：在第k个控制周期，采集并存储三相永磁同步电机电流、转子位置电角度和电机转速，通过Clark变换和Park变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量；
S2：根据采集的三相永磁同步电机电流以及第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，通过滑模观测器和改进型闭环状态观测器，确定出电机超局部模型的所有参数；
S3：通过PI转速控制器，得到电流参考值；基于所述电机超局部模型和第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流以及期望强迫电流增量；
S4：根据所述期望强迫电流增量，减少候选电压矢量数目，根据代价函数选择出最优电压矢量和次优电压矢量；
S5：根据所述最优电压矢量和所述次优电压矢量计算最优和次优电压矢量作用时间，对最优和次优电压矢量作用时间进行处理，以使最优和次优电压矢量作用时间处于有效取值区间内；根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生逆变器控制信号。
第二方面
本发明提供了一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行第一方面中的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
(1)在本发明中，通过使用滑模观测器和改进型闭环状态观测器确定出电机超局部模型的所有参数，消除了模型预测控制对电机参数准确性的依赖，有效提高系统所有参数的鲁棒性，提升了电机的稳态性能。
(2)在本发明中，提出的简化最优和次优电压矢量选择方案，减少运算量，之后根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生最终的逆变器控制信号，可以有效降低模型预测控制算法对于微控制器等硬件性能的要求。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法的流程示意图。
图2是本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法的结构示意图。
图3是本发明提供的一种永磁同步电机稳态运行时超局部模型参数、电流、转速波形图。
图4是本发明提供的一种永磁同步电机转速突变时电流、转速波形图。
图5是本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统的结构示意图。
具体实施方式
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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
在一个实施例中，参考说明书附图1，示出了本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法的流程示意图。参考说明书附图2，示出了本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法的结构示意图。
本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，包括：
S1：在第k个控制周期，采集并存储三相永磁同步电机电流、转子位置电角度和电机转速，通过Clark变换和Park变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量。
其中，三相永磁同步电机是一种电动机，它使用永磁材料(通常是永磁铁氧体或永磁磁钢)来产生永磁磁场，与传统的感应电机不同，感应电机需要外部提供励磁电流来产生磁场。
其中，Clark变换用于将三相交流电压或电流转换为两相坐标系，从而更容易进行空间矢量分析和控制。
其中，Park变换(也称为Clarke-Park变换或dq0变换)是一种电力电子和电机控制领域中的数学工具，用于将三相交流电压或电流转换为旋转坐标系(dq坐标系)，从而简化三相系统的分析和控制。
在一种可能的实施方式中，S1具体为：根据公式1，变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量：
其中，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，θ表示转子位置电角度，ia(k)、ib(k)、ic(k)表示三相永磁同步电机电流。
在本发明中，通过进行Clark和Park变换，可以将电机的三相电流转换到dq坐标系，其中d轴对应于电机磁场的旋转方向，q轴对应于垂直于旋转方向的方向，使得在dq坐标系中更容易进行空间矢量分析，从而更好地理解电机的电磁状态。
S2：根据采集的三相永磁同步电机电流以及第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，通过滑模观测器和改进型闭环状态观测器，确定出电机超局部模型的所有参数。
其中，滑模观测器是一种基于滑模控制理论的观测器，用于估计系统状态或参数，特别是在非线性系统中。滑模观测器的核心思想是通过设计一个滑模面，使观测器输出的估计状态跟踪这个滑模面。当估计状态进入滑模面时，它的误差将趋近于零。通过调整滑模控制律，可以实现估计状态与真实状态的一致性。
其中，改进型闭环状态观测器是一种基于状态反馈的观测器，用于估计系统状态，尤其在具有一定的测量噪声或不完全测量的情况下。改进型闭环状态观测器结合了传统的状态观测器和状态反馈控制，通过反馈观测误差来提高状态估计的精度。通常，它使用观测误差来调整状态估计，并通过状态反馈来修正观测误差，以逐渐减小估计误差。
在本发明中，通过使用滑模观测器和改进型闭环状态观测器确定出电机超局部模型的所有参数，消除了模型预测控制对电机参数准确性的依赖，有效提高系统所有参数的鲁棒性，提升了电机的稳态性能。
在一种可能的实施方式中，电机超局部模型具体表示为下述公式2：
其中，id(k+1)表示第k+1个控制周期的d轴电流，iq(k+1)表示第k+1个控制周期的q轴电流，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，Ts表示控制周期，αd表示d轴电压增益，αq表示q轴电压增益，fd表示d轴总扰动，fq表示q轴总扰动。
在本发明中，超局部模型可以提供对电机内部状态的更精确估计，这有助于实现更高性能的控制策略。通过准确估计电机内部状态，控制器可以更好地调整电机的操作，以实现所需的性能。超局部模型通常对于参数变化和外部干扰具有更好的鲁棒性，即使电机参数发生变化或存在外部扰动，控制系统仍能够保持稳定性和性能。
在一种可能的实施方式中，电机超局部模型的参数的具体计算步骤为：
通过改进型闭环状态观测器，根据公式3，计算αd和αq的观测值：
其中，αd_CLO表示αd的观测值，αq_CLO表示αq的观测值，id(k-1)表示第k-1个控制周期的d轴电流，iq(k-1)表示第k-1个控制周期的q轴电流，id(k-2)表示第k-2个控制周期的d轴电流，iq(k-2)表示第k-2个控制周期的q轴电流，k1表示改进型闭环状态观测器参数，sign()表示符号函数，ud(k-1)表示第k-1个控制周期的d轴电压矢量，uq(k-1)表示第k-1个控制周期的q轴电压矢量。
通过改进型闭环状态观测器，根据公式4，计算αd和αq：
其中，k2为改进型闭环状态观测器参数。
基于滑模观测器，根据公式5，建立k控制周期电流值：
其中，id_SMO(k)表示滑模观测器d轴电流第k控制周期观测值，iq_SMO(k)表示滑模观测器q轴电流第k控制周期观测值，id_SMO(k-1)表示滑模观测器d轴电流第k-1控制周期观测值，iq_SMO(k-1)表示滑模观测器q轴电流第k-1控制周期观测值，k3表示滑模观测器参数。
基于滑模观测器，根据公式6，计算fd和fq：
其中，k4表示滑模观测器参数。
在本发明中，使用改进型闭环状态观测器和滑模观测器来估计电机的内部状态参数具有高精度、鲁棒性和控制性能改善的好处。
S3：通过PI转速控制器，得到电流参考值，基于电机超局部模型和第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流以及期望强迫电流增量。
其中，PI转速控制器是一种经典的比例-积分(PI)控制器，用于控制电机或其他系统的转速。PI控制器是一种反馈控制器，它结合了比例控制和积分控制，以使系统能够达到期望的稳态性能和鲁棒性。
其中，期望强迫电流增量是指在电机控制中期望实现的电流控制增量。这是通过控制器计算的一个值，用于调整电机的电流控制输出，以使电机的实际电流逐渐接近期望的电流。
在一种可能的实施方式中，S3具体包括：
S301：根据公式7，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流：
其中，表示第k+1个控制周期的d轴预测电流，/>表示第k+1个控制周期的q轴预测电流，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，Ts表示控制周期，αd表示，αq表示，fd表示，fq表示，ud(k)表示第k个控制周期的d轴电压矢量，uq(k)表示第k个控制周期的q轴电压矢量。
S302：根据公式8，计算第k+1个控制周期期望强迫电流增量：
其中，Δid ref表示d轴期望强迫电流增量，Δiq ref表示q轴期望强迫电流增量，id ref表示d轴电流参考值，iq ref表示q轴电流参考值。
可选地，id ref表示d轴电流参考值可以设置为0。
在本发明中，通过计算期望强迫电流增量，控制系统可以根据期望性能来调整电机的操作。这有助于优化电机的响应特性，确保它在不同工作条件下的性能始终如一。进一步地，通过计算期望强迫电流增量，控制系统可以限制电机的电流和功率，以确保电机在安全范围内运行，有助于防止电机因负载过大或其他异常情况而受到损坏。
S4：根据期望强迫电流增量，减少候选电压矢量数目，根据代价函数选择出最优电压矢量和次优电压矢量。
在本发明中，提出的简化最优和次优电压矢量选择方案，减少运算量，之后根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生最终的逆变器控制信号，可以有效降低模型预测控制算法对于微控制器等硬件性能的要求。
在一种可能的实施方式中，S4具体包括：
S401：根据公式9，对期望强迫电流增量进行反Park变换，将其转换到静止平面：
其中，Δiα ref表示α轴期望强迫电流增量，Δiβ ref表示β轴期望强迫电流增量，θ表示转子位置电角度。
S402：根据Δiα ref和Δiβ ref的值，减少候选电压矢量数目。
在一种可能的实施方式中，S402具体包括：
当时，选择u1、u2、u3作为候选电压矢量。
当时，选择u2、u3、u4作为候选电压矢量。
当时，选择u4、u5、u6作为候选电压矢量。
当时，选择u5、u6、u1作为候选电压矢量。
在本发明中，根据期望强迫电流增量，减少候选电压矢量数目，可以显著降低计算复杂度，提高电机控制的实时性和响应速度。进一步地，电机控制通常涉及开关操作，减少候选电压矢量的数量可以减少开关操作的频率，从而减小开关损耗，提高系统效率。
S403：根据代价函数，从候选电压矢量中选择最优和次最优电压矢量uo和us。
在一种可能的实施方式中，代价函数表示为公式10：
其中，g表示代价函数，udx为d轴候选电压矢量，uqx为q轴候选电压矢量。
在本发明中，代价函数可以根据具体的性能指标来评估候选电压矢量，以选择那些最有可能提供最佳性能的电压矢量，有助于优化电机控制系统的性能，使其满足特定的性能需求。进一步地，通过选择最优的电压矢量，可以降低电机的能源消耗，提高系统的能源效率。
S5：根据最优电压矢量和次优电压矢量计算最优和次优电压矢量作用时间，对最优和次优电压矢量作用时间进行处理，以使最优和次优电压矢量作用时间处于有效取值区间内，根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生逆变器控制信号。
在本发明中，通过精确控制电压矢量的切换时间，确保它们处于有效取值区间内，可以提高电机系统的性能、效率、稳定性和适应性，同时减小损耗和噪声水平。
在一种可能的实施方式中，S5具体包括：
S501：根据公式11，计算最优和次优电压矢量作用时间：
其中，do表示最优电压矢量作用时间，ds表示次优电压矢量作用时间，udo表示d轴最优电压矢量，uqo表示q轴最优电压矢量，uds表示d轴次优电压矢量，uqs表示q轴次优电压矢量。
S502：根据公式12和13，对最优和次优电压矢量作用时间进行处理：
在本发明中，通过精确计算和处理最优和次优电压矢量的作用时间，可以确保电机的控制是准确的，从而实现更高的性能和稳定性。
在本发明中，确保电压矢量的切换时间处于有效范围内有助于提高电机系统的稳定性，降低振荡和不稳定性。这对于实现平稳运行的电机系统非常重要。
S503：根据公式14，产生逆变器控制信号：
其中，Sa、Sb、Sc表示逆变器控制信号，Sao、Sbo、Sco表示最优电压矢量对应的开关状态，Sas、Sbs、Scs表示次优电压矢量对应的开关状态。
在本发明中，通过精确控制电压矢量的切换时间，可以降低开关操作的频率，减小开关损耗，提高系统效率。
为了验证本发明的有效性，在MATLAB/Simulink环境下，对本发明提出的一种基于闭环状态观测器的永磁同步电机三矢量无模型预测电流控制方法进行了仿真验证。仿真中给定转矩5N·m。
参考说明书附图3，示出了本发明提供的一种永磁同步电机稳态运行时超局部模型参数、电流、转速波形图。
参考说明书附图4，示出了本发明提供的一种永磁同步电机转速突变时电流、转速波形图。
如图3所示为转速给定为1000r/min时，三相永磁同步电机稳态运行时超局部模型参数、电流、转速波形图，从图3中可以看出，超局部模型参数fd、fq、αd和αq保持恒定，电流波形正弦，电机转速与其设定值相等。仿真结果表明本发明提出的基于闭环状态观测器的永磁同步电机三矢量无模型预测电流控制方法的可靠性和可行性，也证明其具有优良的稳态性能。
如图4所示为转速由500r/min到1000r/min突变时三相永磁同步电机电流、转速波形图，从图中可以看出在10ms内系统完成转速调节到达1000r/min，电流波形正弦，仿真结果证明提出的方法具有优良的动态性能。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
(1)在本发明中，通过使用滑模观测器和改进型闭环状态观测器确定出电机超局部模型的所有参数，消除了模型预测控制对电机参数准确性的依赖，有效提高系统所有参数的鲁棒性，提升了电机的稳态性能。
(2)在本发明中，提出的简化最优和次优电压矢量选择方案，减少运算量，之后根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生最终的逆变器控制信号，可以有效降低模型预测控制算法对于微控制器等硬件性能的要求。
实施例2
在一个实施例中，参考说明书附图5，示出了本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统的结构示意图。
本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统，包括处理器201和用于存储处理器201可执行指令的存储器202。处理器201被配置为调用存储器202存储的指令，以执行实施例1中的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法。
本发明提供的一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统可以实现上述实施例1中的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法的步骤和效果，为避免重复，本发明不再赘述。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益技术效果：
(1)在本发明中，通过使用滑模观测器和改进型闭环状态观测器确定出电机超局部模型的所有参数，消除了模型预测控制对电机参数准确性的依赖，有效提高系统所有参数的鲁棒性，提升了电机的稳态性能。
(2)在本发明中，提出的简化最优和次优电压矢量选择方案，减少运算量，之后根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生最终的逆变器控制信号，可以有效降低模型预测控制算法对于微控制器等硬件性能的要求。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，包括：
S1：在第k个控制周期，采集并存储三相永磁同步电机电流、转子位置电角度和电机转速，通过Clark变换和Park变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量；
S2：根据采集的三相永磁同步电机电流以及第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，通过滑模观测器和改进型闭环状态观测器，确定出电机超局部模型的所有参数；
S3：通过PI转速控制器，得到电流参考值；基于所述电机超局部模型和第k-1个控制周期计算得到的dq轴电压矢量，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流以及期望强迫电流增量；
S4：根据所述期望强迫电流增量，减少候选电压矢量数目，根据代价函数选择出最优电压矢量和次优电压矢量；
S5：根据所述最优电压矢量和所述次优电压矢量计算最优和次优电压矢量作用时间，对最优和次优电压矢量作用时间进行处理，以使最优和次优电压矢量作用时间处于有效取值区间内；根据最优和次优电压矢量及作用时间，产生逆变器控制信号。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，所述S1具体为：
根据公式1，变换得到第k个控制周期dq轴电流矢量：
其中，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，θ表示转子位置电角度，ia(k)、ib(k)、ic(k)表示三相永磁同步电机电流。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，所述电机超局部模型具体表示为下述公式2：
其中，id(k+1)表示第k+1个控制周期的d轴电流，iq(k+1)表示第k+1个控制周期的q轴电流，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，Ts表示控制周期，αd表示d轴电压增益，αq表示q轴电压增益，fd表示d轴总扰动，fq表示q轴总扰动。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，所述电机超局部模型的参数的具体计算步骤为：
通过改进型闭环状态观测器，根据公式3，计算αd和αq的观测值：
其中，αd_CLO表示αd的观测值，αq_CLO表示αq的观测值，id(k-1)表示第k-1个控制周期的d轴电流，iq(k-1)表示第k-1个控制周期的q轴电流，id(k-2)表示第k-2个控制周期的d轴电流，iq(k-2)表示第k-2个控制周期的q轴电流，k1表示改进型闭环状态观测器参数，sign()表示符号函数，ud(k-1)表示第k-1个控制周期的d轴电压矢量，uq(k-1)表示第k-1个控制周期的q轴电压矢量；
通过改进型闭环状态观测器，根据公式4，计算αd和αq：
其中，k2为改进型闭环状态观测器参数；
基于滑模观测器，根据公式5，建立k控制周期电流值：
其中，id_SMO(k)表示滑模观测器d轴电流第k控制周期观测值，iq_SMO(k)表示滑模观测器q轴电流第k控制周期观测值，id_SMO(k-1)表示滑模观测器d轴电流第k-1控制周期观测值，iq_SMO(k-1)表示滑模观测器q轴电流第k-1控制周期观测值，k3表示滑模观测器参数；
基于滑模观测器，根据公式6，计算fd和fq：
其中，k4表示滑模观测器参数。
5.根据权利要求1所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，S3具体包括：
S301：根据公式7，计算延时补偿后第k+1个控制周期预测电流：
其中，表示第k+1个控制周期的d轴预测电流，/>表示第k+1个控制周期的q轴预测电流，id(k)表示第k个控制周期的d轴电流，iq(k)表示第k个控制周期的q轴电流，Ts表示控制周期，αd表示，αq表示，fd表示，fq表示，ud(k)表示第k个控制周期的d轴电压矢量，uq(k)表示第k个控制周期的q轴电压矢量；
S302：根据公式8，计算第k+1个控制周期期望强迫电流增量：
其中，Δid ref表示d轴期望强迫电流增量，Δiq ref表示q轴期望强迫电流增量，id ref表示d轴电流参考值，iq ref表示q轴电流参考值。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，S4具体包括：
S401：根据公式9，对期望强迫电流增量进行反Park变换，将其转换到静止平面：
其中，Δiα ref表示α轴期望强迫电流增量，Δiβ ref表示β轴期望强迫电流增量，θ表示转子位置电角度；
S402：根据Δiα ref和Δiβ ref的值，减少候选电压矢量数目；
S403：根据代价函数，从候选电压矢量中选择最优和次最优电压矢量uo和us。
7.根据权利要求6所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，所述代价函数表示为公式10：
其中，g表示代价函数，udx为d轴候选电压矢量，uqx为q轴候选电压矢量。
8.根据权利要求6所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，S402具体包括：
当时，选择u1、u2、u3作为候选电压矢量；
当时，选择u2、u3、u4作为候选电压矢量；
当时，选择u4、u5、u6作为候选电压矢量；
当时，选择u5、u6、u1作为候选电压矢量。
9.根据权利要求1所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法，其特征在于，S5具体包括：
S501：根据公式11，计算最优和次优电压矢量作用时间：
其中，do表示最优电压矢量作用时间，ds表示次优电压矢量作用时间，udo表示d轴最优电压矢量，uqo表示q轴最优电压矢量，uds表示d轴次优电压矢量，uqs表示q轴次优电压矢量；
S502：根据公式12和13，对最优和次优电压矢量作用时间进行处理：
S503：根据公式14，产生逆变器控制信号：
其中，Sa、Sb、Sc表示逆变器控制信号，Sao、Sbo、Sco表示最优电压矢量对应的开关状态，Sas、Sbs、Scs表示次优电压矢量对应的开关状态。
10.一种永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制系统，其特征在于，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器；所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1至9中任意一项所述的永磁同步电机的三矢量无模型预测电流控制方法。
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