本發(fā)明涉及電流控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種永磁同步電機(jī)的電流控制方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)電流環(huán)是利用比例調(diào)節(jié)和積分調(diào)節(jié)(proportional integral controller，PI)控制器產(chǎn)生下一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PWM)周期的電壓控制信號(hào)Ud(定子d軸電壓控制信號(hào))和Uq(定子q軸電壓控制信號(hào))，但由于PI控制器屬于滯后型的控制器，只能根據(jù)偏差給出控制信號(hào)，無(wú)法提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性。針對(duì)這一缺陷，目前一種較為流行的電流控制方法是電流預(yù)測(cè)控制方法，具體思路是通過(guò)獲取下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始時(shí)刻的參考定子電流指令值，并采樣當(dāng)前控制周期的定子電流值，基于永磁同步電機(jī)模型方程計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電壓指令值，將指令值轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)管占空比，使輸出電流在下一個(gè)周期等于給定的參考電流。

基于無(wú)差拍思想的電流預(yù)測(cè)控制方法可以達(dá)到滿意的電流動(dòng)態(tài)特性。但預(yù)測(cè)控制需要精確的對(duì)象模型才能輸出準(zhǔn)確的控制行為，而電機(jī)對(duì)象是一個(gè)時(shí)變系統(tǒng)，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電機(jī)本體溫度會(huì)有一定程度的升高，而對(duì)溫度非常敏感的定子電阻和轉(zhuǎn)子磁鏈值都會(huì)隨之變化，且離散電機(jī)方程是非線性電機(jī)方程的近似離散線性化，忽略相應(yīng)的高次項(xiàng)會(huì)存在一定的模型誤差，這樣采用標(biāo)稱(chēng)方程計(jì)算得出的電壓指令值就會(huì)在一定程度上偏離實(shí)際所需的電壓值，從而無(wú)法很好地控制電流精度。因此，如何補(bǔ)償模型誤差成為高精度預(yù)測(cè)電流控制的關(guān)鍵。

另外，在實(shí)際的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，除了模型誤差外，逆變器的死區(qū)時(shí)間、開(kāi)關(guān)管的通態(tài)壓降以及直流端的電壓擾動(dòng)也會(huì)影響控制器的性能，給定子電流帶來(lái)一定的誤差和畸變。目前普遍使用的補(bǔ)償方法是基于固定電壓技術(shù)，通過(guò)死區(qū)時(shí)間、PWM周期以及直流母線電壓值大致估算出所損失的部分電壓值，然后將這部分損失的電壓值加入到空間電壓脈寬調(diào)制的各相電壓指令值中實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。

基于固定電壓補(bǔ)償?shù)乃绤^(qū)補(bǔ)償方法該種方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但沒(méi)有考慮零電流鉗位問(wèn)題，而且采用固定電壓補(bǔ)償無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)電壓的完全補(bǔ)償，性能上要打一定折扣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的電流預(yù)測(cè)控制方法中存在的電機(jī)參數(shù)攝動(dòng)和建模誤差所帶來(lái)的電壓指令值偏差，以及目前死區(qū)電壓補(bǔ)償方法精度交底的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠有效抑制電流預(yù)測(cè)控制時(shí)由于參數(shù)攝動(dòng)、建模不準(zhǔn)確以及死去時(shí)間的影響，操作簡(jiǎn)單易行的基于電流預(yù)測(cè)控制方法的永磁同步電機(jī)的電流控制方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種永磁同步電機(jī)的電流控制方法，適用于對(duì)所述永磁同步電機(jī)中的電流環(huán)進(jìn)行電流控制；所述電流控制方法包括：

步驟S1.以一誤差參數(shù)為狀態(tài)量建立一電流控制模型；

步驟S2.采用一第一觀測(cè)器對(duì)所述誤差參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，以獲得所述誤差參數(shù)；

步驟S3.根據(jù)獲得的所述誤差參數(shù)和所述電流控制模型處理得到一電壓指令值；

步驟S4.采用一第二觀測(cè)器對(duì)所述永磁同步電機(jī)的死區(qū)電壓進(jìn)行觀測(cè)，以得到一死區(qū)電壓值；

步驟S5.將所述死區(qū)電壓值與所述電壓指令值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)所述電壓指令值進(jìn)行修正，以得到修正后的所述電壓指令值；

修正后的所述電壓指令值被輸入到一空間矢量脈寬調(diào)制裝置并進(jìn)行調(diào)制，以獲得一用于控制所述電流環(huán)中的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行動(dòng)作的脈沖信號(hào)。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，于一預(yù)測(cè)電流控制器中構(gòu)建所述電流控制模型，以對(duì)所述電壓指令值進(jìn)行計(jì)算。

優(yōu)選的，所述步驟S1中，采用下述公式表示所述電流控制模型：

其中，

u＝[u_d u_q]^T；

表示所述電流環(huán)中的定子的電流值的估計(jì)量；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值的d軸分量的估計(jì)量；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值的q軸分量的估計(jì)量；

f表示所述誤差參數(shù)；

表示所述誤差參數(shù)的估計(jì)量；

f_d表示所述誤差參數(shù)的d軸分量；

f_q表示所述誤差參數(shù)的q軸分量；

u表示所述電流環(huán)中的所述定子的電壓值；

u_d表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電壓值的d軸分量；

u_q表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電壓值的q軸分量；

L_d表示所述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；

L_q表示所述電流環(huán)中的所述定子繞組的所述電感值的q軸分量；

R_s表示所述電流環(huán)中的所述定子的電阻值；

Ψr表示所述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；

ω_r表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

優(yōu)選的，所述步驟S2中，采用下述公式計(jì)算得到所述誤差參數(shù)：

其中，

u＝[u_d u_q]^T；

i表示所述電流環(huán)中定子的電流值；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值的估計(jì)量；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值的d軸分量的估計(jì)量；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值的q軸分量的估計(jì)量；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值；

表示所述電流環(huán)中所述電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；

表示所述誤差參數(shù)的估計(jì)量；

表示所述誤差參數(shù)經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；

u表示所述電流環(huán)中的所述定子的電壓值；

u_d表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電壓值的d軸分量；

u_q表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述電壓值的q軸分量；

L_d表示所述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；

L_q表示所述電流環(huán)中的所述定子繞組的所述電感值的q軸分量；

R_s表示所述電流環(huán)中的所述定子的電阻值；

Ψr表示所述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；

ω_r表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值；

G為一增益系數(shù)矩陣，g11，g12，g21和g22均為所述增益系數(shù)矩陣中的矩陣元素。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，采用下述公式計(jì)算得到所述電壓指令值：

其中，

i_k＝[i_d(k) i_q(k)]^T；

f_k＝[f_d(k) f_q(k)]^T；

u_k表示所述電壓指令值；

i_k表示所述電流環(huán)中的當(dāng)前采樣時(shí)刻的定子的電流采樣值；

i^*_k+1表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的下一個(gè)采樣時(shí)刻的電流指令值；

i_d(k)表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的所述定子的所述電流采樣值的d軸分量；

i_q(k)表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的所述定子的所述電流采樣值的q軸分量；

f_k表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的所述誤差參數(shù)；

f_d(k)表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的所述誤差參數(shù)的d軸分量；

f_q(k)表示所述電流環(huán)中的所述當(dāng)前采樣時(shí)刻的所述誤差參數(shù)的q軸分量；

L_d表示所述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；

L_q表示所述電流環(huán)中的所述定子繞組的所述電感值的q軸分量；

T_s表示所述電流環(huán)中的脈沖寬制控制周期值；

R_s表示所述電流環(huán)中的所述定子的電阻值；

Ψr表示所述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；

ω_r表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

優(yōu)選的，所述步驟S3中，在計(jì)算所述電壓指令值前，采用下述公式對(duì)所述誤差參數(shù)進(jìn)行變換：

其中，

表示所述誤差參數(shù)的估計(jì)量；

ε表示變換后的所述誤差參數(shù)；

Gi表示。。。。

優(yōu)選的，所述步驟S4中，采用下述公式計(jì)算得到所述死區(qū)電壓值：

其中，

表示所述死區(qū)電壓值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；

γ為自適應(yīng)系數(shù)，所述自適應(yīng)系數(shù)大于零；

e_a表示所述電流環(huán)中的定子的a相電流預(yù)測(cè)值與所述定子的a相電流實(shí)際值的差值；

i_a表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述a相電流實(shí)際值；

L_s表示所述電流環(huán)中的定子繞組的電感值。

優(yōu)選的，采用下述公式計(jì)算得到所述a相電流實(shí)際值：

其中，

i_a表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述a相電流實(shí)際值；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述a相電流實(shí)際值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值；

θ_r表示所述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的角度值；

u_dead表示所述死區(qū)電壓值；

u_a^*表示所述電壓指令值的a相分量；

L_s表示所述電流環(huán)中的所述定子繞組的電感值；

R_s表示所述電流環(huán)中的所述定子的電阻值；

Ψr表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的磁鏈值；

ω_r表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

優(yōu)選的，采用下述公式計(jì)算得到所述a相電流預(yù)測(cè)值：

其中，

i_a表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述a相電流實(shí)際值；

表示所述電流環(huán)中的所述定子的所述a相預(yù)測(cè)電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；

θ_r表示所述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的角度值；

表示所述死區(qū)電壓值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；

u_a^*表示所述電壓指令值的a相分量；

L_s表示所述電流環(huán)中的所述定子繞組的電感值；

R_s表示所述電流環(huán)中的所述定子的電阻值；

Ψr表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的磁鏈值；

ω_r表示所述電流環(huán)中的所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

本發(fā)明的有益效果是：在現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)閉環(huán)電流控制中添加模型誤差補(bǔ)償和死區(qū)電壓補(bǔ)償，以補(bǔ)償后的電壓指令值對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)電流控制，將補(bǔ)償后的電壓指令值輸入一空間矢量脈寬調(diào)制裝置進(jìn)行運(yùn)算得出控制，使電流信號(hào)能夠準(zhǔn)確跟蹤電壓指令值，解決現(xiàn)有技術(shù)中電流預(yù)測(cè)控制方法中電機(jī)參數(shù)攝動(dòng)和建模誤差所帶來(lái)的電壓指令偏差，以及目前死區(qū)補(bǔ)償方法精度較低的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，永磁同步電機(jī)的電流控制的模型示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施例中，永磁同步電機(jī)的電流控制方法的流程圖；

圖3為無(wú)補(bǔ)償情況下的a相電流波形圖；

圖4為無(wú)補(bǔ)償情況下的定子dq軸波形圖；

圖5為完全補(bǔ)償情況下的a相電流波形圖；

圖6為完全補(bǔ)償情況下的定子dq軸波形圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，下述技術(shù)方案，技術(shù)特征之間可以相互組合。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的說(shuō)明：

如圖1-2所示，

一種永磁同步電機(jī)的電流控制方法，適用于對(duì)上述永磁同步電機(jī)中的電流環(huán)進(jìn)行電流控制；其特征在于，上述電流控制方法包括：

步驟S1.以一誤差參數(shù)為狀態(tài)量建立一電流控制模型；

步驟S2.采用一第一觀測(cè)器對(duì)上述誤差參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，以獲得上述誤差參數(shù)；

步驟S3.根據(jù)獲得的上述誤差參數(shù)和上述電流控制模型處理得到一電壓指令值；

步驟S4.采用一第二觀測(cè)器對(duì)上述永磁同步電機(jī)的死區(qū)電壓進(jìn)行觀測(cè)，以得到一死區(qū)電壓值；

步驟S5.將上述死區(qū)電壓值與上述電壓指令值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果對(duì)上述電壓指令值進(jìn)行修正，以得到修正后的上述電壓指令值；

修正后的上述電壓指令值被輸入到一空間矢量脈寬調(diào)制裝置并進(jìn)行調(diào)制，以獲得一用于控制上述電流環(huán)中的開(kāi)關(guān)管進(jìn)行動(dòng)作的脈沖信號(hào)；

于一預(yù)測(cè)電流控制器中構(gòu)建上述電流控制模型，以對(duì)上述電壓指令值進(jìn)行計(jì)算。

在本實(shí)施例中，從三相電壓源逆變器(voltage source inverter，VSI)的輸出中獲取永磁同步電機(jī)的三相電流(a相電流i_a和b相電流i_b和圖中未示出的c相電流i_c)，通過(guò)坐標(biāo)變換得到在兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電機(jī)定子電流(定子d軸上的電流分量i_d和定子q軸上的電流分量i_q)，其中，上述的坐標(biāo)變換包括三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)兩相靜止坐標(biāo)系(3s/2s，即CLARK變換)和兩相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(2s/2r，即PARK變換)，將經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后得到的定子d軸上的電流分量i_d和定子q軸上的電流分量i_q輸入到第一觀測(cè)器和預(yù)測(cè)電流控制器中，第一觀測(cè)器經(jīng)過(guò)計(jì)算得到誤差參數(shù)(定子d軸上的誤差參數(shù)分量f_d和定子q軸上的誤差分量f_q)并將誤差參數(shù)輸入到預(yù)測(cè)電流觀測(cè)器中，同時(shí)，采集電流環(huán)控制中當(dāng)前時(shí)刻的電流指令值(定子d軸上的電流指令值分量i_d和定子q軸上的電流指令值分量i_q)，上述的預(yù)測(cè)電流控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算得到電壓指令值(定子d軸上的電壓指令值的分量u^*_d和定子q軸上的電壓指令值的分量u^*_q)。

進(jìn)一步的，由于三相對(duì)稱(chēng)，只要能觀測(cè)到一相的死區(qū)電壓即可，因此，第二觀測(cè)器從三相電壓源逆變器的輸出中獲取永磁同步電機(jī)的a相電流i_a經(jīng)過(guò)計(jì)算先得到a相死區(qū)電壓最后得到死區(qū)電壓值(定子d軸上的死區(qū)電壓值u_{d dead}和定子q軸上的死區(qū)電壓值u_{q dead})，利用死區(qū)電壓值對(duì)電壓指令值進(jìn)行修正得到修正后的電壓指令值，修正后的死區(qū)電壓值經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)兩相靜止坐標(biāo)系2r/2s)得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電壓指令值，然后，將經(jīng)過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的電壓指令值輸入到空間矢量脈寬調(diào)制裝置(Space Vector Pulse Width Modulation，SVPWM)并進(jìn)行調(diào)制，以獲得用于控制上述電流環(huán)中的開(kāi)關(guān)管(即三相VSI中的開(kāi)關(guān)管)進(jìn)行動(dòng)作的脈沖信號(hào)。

其中，旋轉(zhuǎn)變壓器作為角度位置信號(hào)檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的角度位置(θ_r表示電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的角度值，為上述角度值的估算量)等信息。

如圖3-6所示，通過(guò)對(duì)比上面補(bǔ)償前后的電流波形圖可知，在補(bǔ)償前，電流信號(hào)不能真實(shí)的跟蹤電流指令，存在一定的偏差，同時(shí)由于死區(qū)時(shí)間的影響，dq軸電流存在一定的脈動(dòng)。在應(yīng)用了本發(fā)明所提出的補(bǔ)償策略后，對(duì)定子電流取得了良好的控制效果。

通過(guò)圖1可以看出，基于兩個(gè)平行的觀測(cè)器(第一觀測(cè)器和第二觀測(cè)器)對(duì)電機(jī)方程中的不確定項(xiàng)和死區(qū)電壓進(jìn)行觀測(cè)，不確定項(xiàng)輸出到預(yù)測(cè)電流控制器中參與電壓指令值得運(yùn)算，死區(qū)電壓對(duì)預(yù)測(cè)電流控制器的輸出指令值進(jìn)行修正，通過(guò)上述步驟就能對(duì)定子電流產(chǎn)生較好的控制效果。

因此，在現(xiàn)有的永磁同步電機(jī)閉環(huán)電流控制中添加模型誤差補(bǔ)償和死區(qū)電壓補(bǔ)償，以補(bǔ)償后的電壓指令值對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)電流控制，將補(bǔ)償后的電壓指令值輸入一空間矢量脈寬調(diào)制裝置進(jìn)行運(yùn)算得出控制，使電流信號(hào)能夠準(zhǔn)確跟蹤電壓指令值，解決現(xiàn)有技術(shù)中電流預(yù)測(cè)控制方法中電機(jī)參數(shù)攝動(dòng)和建模誤差所帶來(lái)的電壓指令偏差，以及目前死區(qū)補(bǔ)償方法精度較低的問(wèn)題。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟S1中，采用下述公式表示上述電流控制模型：

其中，f_c＝[f_d f_q]^T；u＝[u_d u_q]^T；表示上述電流環(huán)中的定子的電流值的估計(jì)量；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值的d軸分量的估計(jì)量；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值的q軸分量的估計(jì)量；f表示上述誤差參數(shù)；表示上述誤差參數(shù)的估計(jì)量；f_d表示上述誤差參數(shù)的d軸分量；f_q表示上述誤差參數(shù)的q軸分量；u表示上述電流環(huán)中的上述定子的電壓值；u_d表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電壓值的d軸分量；u_q表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電壓值的q軸分量；L_d表示上述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；L_q表示上述電流環(huán)中的上述定子繞組的上述電感值的q軸分量；R_s表示上述電流環(huán)中的上述定子的電阻值；Ψr表示上述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；ω_r表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

在本實(shí)施例中，采樣當(dāng)前時(shí)刻的定子d軸反饋電流信號(hào)i_d(k)、定子q軸反饋電流信號(hào)i_q(k)，再利用上面的公式計(jì)算下一個(gè)采樣時(shí)刻的定子電流值(也即下一時(shí)刻的預(yù)測(cè)電流值)和與傳統(tǒng)電機(jī)電流方程不同的是，方程加入了誤差參數(shù)f_d和f_q，由于誤差參數(shù)在初始階段是0，采樣的實(shí)際電流和方程計(jì)算所得的預(yù)測(cè)電流值不完全一致，因此，可以基于這一誤差來(lái)計(jì)算誤差參數(shù)f_d和f_q。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟S2中，采用下述公式計(jì)算得到上述誤差參數(shù)：

其中，u＝[u_d u_q]^T；i表示上述電流環(huán)中定子的電流值；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值；表示上述電流環(huán)中上述電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；表示上述誤差參數(shù)的估計(jì)量；表示上述誤差參數(shù)經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值的估計(jì)量；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值的d軸分量的估計(jì)量；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電流值的q軸分量的估計(jì)量；u表示上述電流環(huán)中的上述定子的電壓值；u_d表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電壓值的d軸分量；u_q表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述電壓值的q軸分量；L_d表示上述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；L_q表示上述電流環(huán)中的上述定子繞組的上述電感值的q軸分量；R_s表示上述電流環(huán)中的上述定子的電阻值；Ψr表示上述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；ω_r表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值；G為一增益系數(shù)矩陣，g11，g12，g21和g22均為上述增益系數(shù)矩陣中的矩陣元素。

在本實(shí)施例中，對(duì)公式(1)進(jìn)行降階得到下述公式：

公式(2)和公式(3)均由公式(1)轉(zhuǎn)換而來(lái)，G矩陣中的矩陣元素的選取決定了確定項(xiàng)f_d和f_q收斂的快慢，但是收斂速度不可過(guò)快，否則會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)器不收斂。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟S3中，采用下述公式計(jì)算得到上述電壓指令值：

其中，i_k＝[i_d(k) i_q(k)]^T；f_k＝[f_d(k) f_q(k)]^Tu_k表示上述電壓指令值；i_k表示上述電流環(huán)中的當(dāng)前采樣時(shí)刻的定子的電流采樣值；i^*_k+1表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的下一個(gè)采樣時(shí)刻的電流指令值；i_d(k)表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的上述定子的上述電流采樣值的d軸分量；i_q(k)表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的上述定子的上述電流采樣值的q軸分量；f_k表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的上述誤差參數(shù)；f_d(k)表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的上述誤差參數(shù)的d軸分量；f_q(k)表示上述電流環(huán)中的上述當(dāng)前采樣時(shí)刻的上述誤差參數(shù)的q軸分量；L_d表示上述電流環(huán)中的定子繞組的電感值的d軸分量；L_q表示上述電流環(huán)中的上述定子繞組的上述電感值的q軸分量；T_s表示上述電流環(huán)中的脈沖寬制控制周期值；R_s表示上述電流環(huán)中的上述定子的電阻值；Ψr表示上述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的磁鏈值；ω_r表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

在本實(shí)施例中，將公式(3)離散化并移項(xiàng)后，就可以獲取控制電壓(電壓指令值)的計(jì)算公式(4)，在第一觀測(cè)器獲取誤差參數(shù)f_k后，將f_k送入預(yù)測(cè)電流控制器中經(jīng)過(guò)公式(4)的計(jì)算就能夠得到電壓指令值。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟S3中，在計(jì)算上述電壓指令值前，采用下述公式對(duì)上述誤差參數(shù)進(jìn)行變換：

其中，表示上述誤差參數(shù)的估計(jì)量；ε表示變換后的上述誤差參數(shù)；Gi表示。。。。

在本實(shí)施例中，由于電流中高頻噪聲的存在，在第一觀測(cè)器中可以直接使用電流微分值會(huì)破壞觀測(cè)器的穩(wěn)定性，上述方程還不具備工程價(jià)值，因此，將其中的狀態(tài)量作公式(5)的變換。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，上述步驟S4中，采用下述公式計(jì)算得到上述死區(qū)電壓值：

其中，表示上述死區(qū)電壓值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；γ為自適應(yīng)系數(shù)，上述自適應(yīng)系數(shù)大于零；e_a表示上述電流環(huán)中的定子的a相電流預(yù)測(cè)值與上述定子的a相電流實(shí)際值的差值；i_a表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述a相電流實(shí)際值；L_s表示上述電流環(huán)中的定子繞組的電感值。

在本實(shí)施例中，在完成了對(duì)單相死區(qū)電壓的觀測(cè)后，可以通過(guò)坐標(biāo)變換將三相上的死區(qū)電壓轉(zhuǎn)換到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上。將第一觀測(cè)器和第二觀測(cè)器所得出的觀測(cè)器值前饋到電壓指令信號(hào)中，就可以完成對(duì)不確定項(xiàng)和死區(qū)時(shí)間的補(bǔ)償。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，采用下述公式計(jì)算得到上述a相電流實(shí)際值：

其中，i_a表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述a相電流實(shí)際值；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述a相電流實(shí)際值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值；θ_r表示上述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的角度值；u_dead表示上述死區(qū)電壓值；u_a^*表示上述電壓指令值的a相分量；L_s表示上述電流環(huán)中的上述定子繞組的電感值；R_s表示上述電流環(huán)中的上述定子的電阻值；Ψr表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的磁鏈值；ω_r表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中，采用下述公式計(jì)算得到上述a相電流預(yù)測(cè)值：

其中，i_a表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述a相電流實(shí)際值；表示上述電流環(huán)中的上述定子的上述a相預(yù)測(cè)電流值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；θ_r表示上述電流環(huán)中的轉(zhuǎn)子的角度值；表示上述死區(qū)電壓值經(jīng)過(guò)降階處理后得到的值的估計(jì)量；u_a^*表示上述電壓指令值的a相分量；L_s表示上述電流環(huán)中的上述定子繞組的電感值；R_s表示上述電流環(huán)中的上述定子的電阻值；Ψr表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的磁鏈值；ω_r表示上述電流環(huán)中的上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

在本實(shí)施例中，公式(7)中，是預(yù)測(cè)電流控制器在經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后給出的a相輸入電壓(電壓指令值在a相上的分量)，用和經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后得出，u_dead是未知的，可以將a相實(shí)際電流方程(即公式7)作為一個(gè)參考模型，再建立一個(gè)預(yù)測(cè)模型(即公式8)，是死區(qū)電壓的估計(jì)值，通過(guò)比較上面公式(7)和公式(8)可以看到，如果不等于實(shí)際的死區(qū)補(bǔ)償電壓，則預(yù)測(cè)值和實(shí)際值i_a之間會(huì)存在誤差，可以利用此偏差設(shè)計(jì)相應(yīng)的自適用率來(lái)估計(jì)死區(qū)電壓大小。為此，定義設(shè)計(jì)相應(yīng)的第二觀測(cè)器(采用公式6作為觀測(cè)器的模型)。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，將本發(fā)明應(yīng)用到電動(dòng)汽車(chē)控制器上，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

建立電動(dòng)汽車(chē)永磁同步電機(jī)電流方程，為了提高電流控制的精度，需要在電流方程中加入不確定項(xiàng)f_k，可以得到電壓計(jì)算方程如下：

設(shè)計(jì)一個(gè)線性降階觀測(cè)器(第一觀測(cè)器)來(lái)估計(jì)f_k，具體過(guò)程如下：

利用離散電機(jī)電流方程來(lái)估計(jì)下一采樣時(shí)刻的定子dq電流值，在方程中要加入不確定項(xiàng)f，然后將預(yù)估定子dq電流值和采樣值進(jìn)行比較，利用它們之間的差值來(lái)設(shè)計(jì)自適應(yīng)率，第一觀測(cè)器具體形式如下：

對(duì)上式進(jìn)行離散化。

設(shè)計(jì)一個(gè)死區(qū)電壓觀測(cè)器(第二觀測(cè)器)來(lái)估計(jì)死區(qū)電壓u_dead，具體過(guò)程如下：

由于三相對(duì)稱(chēng)，只要能觀測(cè)到一相的死區(qū)電壓即可。以電機(jī)定子a相的死區(qū)電壓u_dead為對(duì)象設(shè)計(jì)第二觀測(cè)器，建立a相電流方程如下：

其中，u_a^*是預(yù)測(cè)電流控制器在經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后給出的a相輸入電壓，用定子d軸上的電壓指令值的分量u^*_d和定子q軸上的電壓指令值的分量u^*_q經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后得出，u_dead是未知的，可以將a相實(shí)際電流方程作為一個(gè)參考模型，再建立一個(gè)預(yù)測(cè)模型：

通過(guò)比較上面兩個(gè)方程可以看到，如果不等于實(shí)際的死區(qū)補(bǔ)償電壓，則預(yù)測(cè)值和實(shí)際值i_a之間會(huì)存在誤差，為此，定義設(shè)計(jì)相應(yīng)的第二觀測(cè)器如下：

上述方程均進(jìn)行離散化。

建立永磁同步電機(jī)電流環(huán)，將dq軸上一采樣時(shí)刻的電流指令值和本采樣時(shí)刻的電流采樣值送入第一觀測(cè)器中，估計(jì)出不確定項(xiàng)；將dq軸下一采樣時(shí)刻的電流指令值、本采樣時(shí)刻的電流采樣值以及不確定項(xiàng)估計(jì)值送入電流預(yù)測(cè)控制器中，計(jì)算出電壓指令值；將上一時(shí)刻的電壓指令值和本時(shí)刻的a相電流值送入死區(qū)電壓觀測(cè)器中，計(jì)算出單相死區(qū)電壓u_dead，然后進(jìn)行坐標(biāo)變換后得出dq軸上的死區(qū)電壓大小；將此死區(qū)電壓與電壓指令值進(jìn)行比較后送入SVPWM模塊中進(jìn)行運(yùn)算，得出最終的控制信號(hào)。

通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見(jiàn)。因此，所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。