一种用于永磁同步电机控制的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电机驱动控制领域，尤其设及一种用于永磁同步电机控制的方法及装 置。
【背景技术】
[0002] 对于多变量、非线性且强禪合的永磁同步电机(PMSM)系统，采用电流直接预测控 审IJ(DPC)方法可W带来某些优于传统的比例积分微分(PID)控制和其他现代控制方法的特 性，例如：（1)鲁棒性可调，有利于提高系统的鲁棒性；（2)较好的动态控制效果；（3)系统的 限制和非线性可W容易地考虑；（4)可W考虑多变量情况；（5)对指令信号无超调地快速跟 踪。
[0003] 目前，电流预测控制法通常需要电流传感器检测电机的=相定子电流，并将检测 值通过坐标变换反馈至控制器输入端。然而，一旦电流传感器出现故障，系统就可能出现过 流情况，导致逆变器里的功率半导体器件产生不可恢复的故障甚至被损坏，从而明显降低 驱动控制性能。另外，当电流传感器出现诸如增益漂移、非零偏置等小误差时会产生与逆变 器输出频率同步的转矩脉动，使转矩调节性能变差，在高速和重载情况下还可能导致过流 跳闽。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，为解决现有技术中存在对永磁同步电机的进行控制的过程中容易因电 流传感器的故障导致控制性能降低的问题，本发明的目的是提出一种用于永磁同步电机控 制的方法，W降低成本、简化硬件系统并避免由电流传感器的故障或误差所带来的上述弊 JLjJU 乂而。
[000引为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该 概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘运些实施例的保护范围。 其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，W此作为后面的详细说明的序言。
[0006] 在一些说明性实施例中，所述方法，包括：
[0007] 周期性采集预测数据;所述采集的数据包括:所述电机转子的实际转速、电角度和 与所述每种电压矢量相对应的交直轴电压；
[0008] 依据当前采样时刻所采集的数据，预测与每种电压矢量相对应的下一采样时刻的 交直轴电流的值，并筛选出电流波动最小者及其所对应的电压矢量；
[0009] 根据筛选出的所述电压矢量所对应的开关状态，对所述电机的逆变桥执行相应的 控制操作。
[0010] 此外，本文还提供一种用于永磁同步电机控制的装置；
[OOU ] 在一些说明性实施例中，所述装置，包括：
[0012]采集单元，用于周期性采集预测数据;所述采集的数据包括:所述电机转子的实际 转速、电角度和与所述每种电压矢量相对应的交直轴电压；
[0013] 预测单元，用于依据当前采样时刻所采集的数据，预测与每种电压矢量相对应的 下一采样时刻的交直轴电流的值；
[0014] 筛选单元，用于筛选出电流波动最小者及其所对应的电压矢量；
[0015] 控制单元，用于根据筛选出的所述电压矢量所对应的开关状态，对所述电机的逆 变桥执行相应的控制操作。
[0016] 采用上述实施例，可W在省去电流传感器的情况下实现对PMSM驱动系统的电流环 DPC控制，并在电机定子电感和永磁体磁链等电机参数能准确测量的条件下使得无电流传 感器的控制性能接近于有电流传感器的控制性能。
[0017] 为了上述W及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求 中特别指出的特征。下面的说明W及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是 各个实施例的原则可W利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下 面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有运些方面W及它们 的等同。
[001引说明书附图
[0019] 图1是本发明实施例中所述方法的流程示意图；
[0020] 图2是本发明实施例中所述方法的具体流程示意图；
[0021 ]图3是图2的实施例中DPC电压矢量的选择过程示意图；
[0022] 图4是本发明实施例中DPC的原理框图；
[0023] 图5是有电流传感器情况下的仿真波形图，其中（a)为电机转速(rpm)随时间（S)变 化的波形，（b)为电磁转矩(N.m)随时间（S)变化的波形；（C)为定子相电流(A)随时间（S)变 化的波形；
[0024] 图6是无电流传感器情况下的仿真波形图，其中（a)为电机转速(rpm)随时间（S)变 化的波形，（b)为电磁转矩(N.m)随时间（S)变化的波形；（C)为定子相电流(A)随时间（S)变 化的波形；
[0025] 图7是本发明人实施例中所述装置的功能结构框图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 图1是本发明实施例中一种用于PMSM控制的方法的流程示意图；
[002引在一些说明性的实施例中，所述方法，包括：
[0029] 步骤SlOl，周期性采集预测数据;所述采集的数据包括:所述电机转子的实际转 速、电角度和与所述每种电压矢量相对应的交直轴电压；
[0030] 步骤S102,依据当前采样时刻所采集的数据，预测与每种电压矢量相对应的下一 采样时刻的交直轴电流的值，并筛选出电流波动最小者及其所对应的电压矢量；
[0031] 步骤S103,根据筛选出的所述电压矢量所对应的开关状态，对所述电机的逆变桥 执行相应的控制操作；
[0032] 通过所述方法，通过周期地采集用于预测的数据，并根据运些数据预测出PMSM的 下一采样时刻的各种电压矢量所对应的交直轴电流的值，并根据预测结果筛选出最佳的用 于控制PMSM的电压矢量;在本方法中，避免了使用电流传感器检测电流，从而避免了因电流 传感器的故障导致系统就出现过流、逆变器里的功率半导体器件产生不可恢复的故障等问 题；
[0033] 在一些说明性的实施例中，所述预测与每种电压矢量相对应的下一采样时刻的交 直轴电流的值的操作，包括：
[0034] 调用电流预测模型；
[0035] 判断本次采样是否为首次采样；
[0036] 若是，则将所述当前采样时刻所采集的数据和初始数据代入所述电流预测模型 中，计算出所述与每种电压矢量相对应的下一采样时刻的交直轴电流的预测值;若否，则将 所述当前采样时刻所采集的数据和当前采样时刻交直轴电流的预测值代入所述电流预测 模型中，计算出所述与每种电压矢量相对应的下一采样时刻的交直轴电流的预测值；
[0037] 其中，所述初始数据为预置的或预先测出存储的，所述当前采样时刻交直轴电流 的值由上一个采样周期预测获得；
[0038] 在上述实施例中，每次采集完数据进行预测时，需要判断本次采样是否为首次采 样，因为首次采集预测时计算所用的数据与非首次采集预测不同，其中初始数据可W是预 先用电流传感器测出的，也可W是系统启动时固定的预设值;若是预先用电流传感器测出 的，那么在后续的检测控制过程中，可W对该电流传感器断电，避免其在控制过程中影响控 制效果；
[0039] 在一些说明性的实施例中，在所述采集预测数据后，还包括：
[0040] 根据所述电机的实际转速和给定转速，确定交直轴电流的给定值；
[0041] 所述确定交直轴电流的给定值的操作，包括：
[0042] 将采集到的所述电机转子的实际转速和给定转速的差值输入到速度环控制器；
[0043] 将所述速度环控制器采的输出作为所述交直轴电流的给定值；