快速矢量选择的模型预测控制

黄冲　穆亚星　吕晟岩

摘   要：近年来，有限状态模型预测控制由于其原理较易理解、容易处理系统非线性约束等优点被电力领域广泛运用，传统方法需要遍历所有的基本电压矢量来预测系统在下一时刻对应的状态，计算量较大，不利于实际应用。因此，文章介绍了一种优化算法的简单步骤，以降低计算量，提高实际利用率。

关键词：快速矢量选择;预测控制;有限状态模型

永磁电机是最近几年非常火热的一个研究领域，由于其较高的能源转换效率和功率大等优势，在许多领域应用十分广泛。以往的同步电机主要是通过矢量和直接转矩进行控制。近几年，有限状态模型预测控制越来越多地在电机控制领域得以应用，主要是由于其原理较易理解、容易处理系统非线性约束的特点，成为当今调速系统广泛研究并使用的一种控制技术。

为了降低电流预测计算量并减少开关频率，在常见做法的基础上，提出快速矢量选择的模型预测控制方法，改进算法以定子电流为控制变量，无须权重系数设计。另外，通过深入分析电压矢量和目标函数之间的关系，改进算法，通过数学手段验证算法的正确性。

1    有限状态模型预测控制优点

与同磁场定向控制相比，有限状态模型预测控制（Finite Control Set ModelPredictive Control，FCS-MPC）更容易减少众多的非线性约束条件，径直发生逆变器的驱动信号。此外，FCS-MPC不需要进行坐标更换、无须电流内圈整定，其具有简易结构、相应快速等优点。与直接转矩控制相比，模型预测控制（Model Predictive Control，MPC）可通过online优化选取最优电压矢量，因此会更加精准。……