感应电机无权值虚拟矢量模型预测转矩控制*

刘 朦, 卢子广, 王 静

(广西大学 电气工程学院，广西 南宁 530004)

0 引 言

感应电机(IM)作为牵引电机在可控性、可靠性和成本等方面的综合得分最高，比其他类型的电机平均高出了15%[1]。IM是高铁和电动汽车行业驱动电机的主要选择，在工业生产中获得大量的应用。

模型预测控制(MPC)是从工业过程控制中诞生的一种新型控制策略，控制效果好，实用性强，适用于难以建立精确数学模型的复杂系统[2]。有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)是电力电子与电气传动领域的研究热点之一，FCS-MPC将目标优化和开关状态决策结合，概念直观且适用范围广[3-4]。

近年来，研究学者将FCS-MPC应用于电机控制，并结合直接转矩控制(DTC)的思想衍生出一种极具前景的电机控制方法—模型预测转矩控制(MPTC)。DTC由于采用滞环控制，低速时性能明显下降，转矩脉动大，稳态性能较差，与传统DTC相比，MPTC的转矩响应速度更快，电压矢量选择的方式更准确高效，稳态性能更好，能进一步提高电机控制的可靠性。

传统MPTC价值函数中的电磁转矩与定子磁链在维度和时间尺度上不一致，需要设计合适的加权值，目前对加权值的设计尚无系统的理论和方法，调试过程繁杂且不具有通用性[5]。文献[6]通过电机模型推导出等效定子磁链矢量，提出模型预测磁链控制(MPFC)，从而消除加权值。文献[7]提出一种新型的基于电压矢量作用时间的价值函数，将转矩与磁链的控制转化为对矢量作用时间的控制，但计算量较大。文献[8]把对定子磁链的控制用无功转矩替代，由于电磁转矩和无功转矩具有相同的量纲，因此消除了加权值。……