优化开关频率的六相永磁同步电机改进模型预测电流控制

郭宝双, 王爱元, 张言纯，李 恒

(上海电机学院,上海 201306)

0 引 言

永磁同步电机(PMSM)在工业制造业应用广泛。多相电机在同功率下有尺寸小、重量低的优势，其中六相电机因良好容错性开始用于电动汽车及风力发电领域[1]。

六相永磁同步电机开关电压矢量共有64个。最初矢量控制中忽略谐波子空间电流的影响，控制效果较差。文献[2]采用四矢量SVPWM算法进行电机控制，一定程度上降低了谐波电流，但生成的PWM波形不对称，实现困难。杂乱的PWM波形不利于减小谐波，会增大开关频率，进而引发器件发热，加剧变换器损耗。

模型预测电流控制(MPCC)为模型预测控制(MPC)中的一种，通过系统电流特性，利用计算机高速运算判断作用矢量[3]。六相PMSM中的MPC策略一般是将电压矢量中幅值最大的进行评估选取，以充分利用母线电压，提升了系统的动态性能[4-5]。六相电机的矢量空间可分为基波子空间与谐波子空间，谐波子空间对谐波电流影响巨大。文献[6]针对六相异步电机提出一种虚拟合成矢量的MPC策略，对电压矢量组合以消除谐波子空间电流分量，改善了电流脉动。不过矢量的合成并未考虑开关信号的形成，造成了多变的开关频率。文献[7]提出简化的模型预测转矩控制，改进了两步开关查找表以减少计算时间和电流谐波，然而仍未解决开关频率多变的问题。

本文针对六相PMSM系统控制中的多变的开关频率及电流谐波问题，提出一种优化开关频率的多矢量MPCC策略。首先，对基本电压矢量组合使在谐波子空间合成为零，生成虚拟电压矢量抑制谐波。……