改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制*

刘述喜， 孙超俊， 杜文睿， 程楠格

(1.重庆理工大学 电气与电子工程学院，重庆 400054；2.重庆市能源互联网工程技术研究中心，重庆 400054)

0 引 言

永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、高效率、高功率密度和可靠运行等特点，广泛应用于多个领域[1]。当前PMSM控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制。虽然矢量控制得到广泛应用，但动态响应较差，且严重依赖参数整定。直接转矩控制结构简单，可实现快速动态响应，但仍存在转矩脉动过大，开关频率不固定的问题[2]。模型预测转矩控制(MPTC)凭借其控制结构简单，容易实施，动态响应快速的优势，吸引了众多学者对其深入研究[3]。

传统的MPTC通过逆变器产生开关状态，并利用有限开关状态所代表的电压矢量去预测下一时刻的转矩和磁链，将代价函数作为预测值的评价标准，选取使代价函数最小的电压矢量作为最优矢量作用于电机[4]。该方法在一个周期内只有一个电压矢量作用，并且变换器只产生7个电压矢量，转矩纹波依然较大。文献[5]提出了占空比MPTC，将传统MPTC采样周期分为2段时间，有效电压矢量作用一段时间，其余时间由零矢量代替，从而减小转矩纹波。文献[6]提出了一种改进占空比MPTC方法，通过将矢量选择和作用时间并行优化，在减小采样频率的同时获得更好的低速性能。

以上方法虽然对系统性能进行优化，但是均需以电磁转矩和定子磁链为控制变量。代价函数通常由转矩误差和定子磁链误差2个分量组成，由于两者具有不同的量纲，难以通过设计权重系数平衡代价函数中转矩和磁链的控制性能。……