基于扩展电压矢量的永磁同步电机预测控制

肖仁鑫，王晓，贾现广

（650500 云南省 昆明市 昆明理工大学 交通工程学院）

0 引言

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）具有体积小、效率高、结构简单、可靠性好等优点，随着我国制造工艺的不断进步和对永磁材料的开发力度的增加，被广泛应用于航空航天、工业生产和电动汽车等场合中[1-3]。

直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）和磁场定向控制（Field Oriented Control，FOC）是目前永磁同步电机的基本控制策略。相较于磁场定向控制，直接转矩控制采用的是转矩、磁链双滞环结构，通过查表后选择电压矢量，其鲁棒性强，结构简单，转矩响应快[4-5]。而滞环控制器其自身原因有开关频率不恒定，同时，每个周期只能输出一个电压矢量，该电压矢量作用于整个周期，导致直接转矩控制转矩和定子磁链脉动。国内外众多研究人员为解决上述问题，提出了许多改进方案，如改进查表法[6]、空间矢量脉宽调制[7]、占空比调制的直接转矩控制[8]和模型预测直接转矩控制[9-10]等。

文献[9]提出了一种模型预测直接转矩控制策略，该策略采用多步预测的方法预测电机在不同电压矢量作用下的运行趋势，通过代价函数进行评估，选择最优的电压矢量输出，通过进行多步预测，可以使其所选的开关长期保持最优状态，实现长期最优控制效果，可以有效降低逆变器开关频率，但由于预测步长较多，导致计算量过大，难以在实际中应用；文献[11]提出基于一种快速模型预测控制策略，只预测一次，虽然减少了计算量，但存在稳态情况下精度不高等问题；……