永磁同步电机有限集合模型预测控制方法研究

• 作 者: 颜宸
• 出 处: 华中科技大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 永磁同步电机 矢量控制 有限集合模型预测控制 转矩脉动抑制

永磁同步电机因其自身功率因数高、安全性好以及功耗低等优点,被广泛应用于工业与生活中,对其控制策略的研究也逐渐深入。传统的矢量控制是将定子三相电流等效转换为两个分离的正交电流,一个控制磁场,一个控制转矩。定子电流控制其相位和幅值使得磁场在其最大允许值上保持基本恒定,仅改变转矩电流控制输出转矩。随着现代永磁同步电机调速系统对简洁性和快速性的要求越来越高,传统控制策略在很多场合已难以满足较高的控制需求。本文以永磁同步电机的结构原理为基础,结合永磁同步电机的数学模型,提出了适用于永磁同步电机的有限集合模型预测控制策略。从有限集合模型预测控制的基本概念,操作原理出发,设计预测电流控制器,在已有最广泛应用的电气驱动高性能矢量控制的背景下,与新的预测电流控制方法在相同的实验平台上实现尽可能公平的比较。比较结果显示稳态情况下有限集合模型预测控制的转矩脉动较大,根据有效矢量和零矢量对转矩的影响,本文通过改变有效电压矢量作用时间长度,添加零矢量的方法来减小转矩脉动,为了消除现有方法提出的有效矢量占空比计算方法相对复杂,对参数的依赖性大的缺点,提出了一种部分参数设定恒值的新方法来获得有效矢量的占空比,并设计了添加占空比前后的仿真对比实验。仿真实验和物理实验结果验证了本文所提方法的有效性。有限集合模型预测控制方法能实现与传统矢量控制方法类似的结果,甚至可以改善系统瞬态性能。在采样周期内嵌入零矢量,计算有效矢量的占空比,能显著降低有限集合模型预测控制的转矩脉动。