基于模糊控制的永磁同步电机动态有限状态集模型预测转矩控制

李耀华， 杨启东， 秦玉贵， 秦辉， 任佳越， 苏锦仕， 赵承辉， 周逸凡

(长安大学 汽车学院，西安 710064)

0 引 言

有限状态集(finite-control-set,FCS)模型预测控制技术基于系统预测模型，遍历计算系统未来特性，以构建的成本函数为评价指标，从备选变量集合中选择最优变量，是电力电子与电力传动领域的研究热点之一[1-5]。近年来众多学者将模型预测控制技术用于永磁同步电机领域，以提高系统控制性能，减小磁链和转矩脉动[7-15]。

模型预测控制需要遍历有限状态集中的所有变量，从中选出最优变量。因此，有限状态集的设置对于系统性能非常重要。永磁同步电机传统模型预测转矩控制大多采用逆变器生成的7个基本电压矢量作为备选电压矢量集合，其无需调制计算，平均开关频率低。但其需要7次模型预测运算，计算量较大，并且备选电压矢量的角度和幅值变化有限，对系统性能提升也有限。同时，备选电压矢量集合固定，并不能保证适用于电机系统所有状态。文献[16-18]分别从角度、幅值及角度与幅值出发对备选电压矢量集合进行扩展。文献[19-21]通过空间矢量调制生成更多的电压矢量对备选电压矢量集合扩展，来提升系统性能。通过扩展备选电压矢量集合可以一定程度上提升系统控制性能，但会增大计算负担，并且当电压矢量数目达到一定数值，系统性能提升出现饱和[16-18]。因此，不能简单依靠增加备选电压矢量数目的方法来提升模型预测控制系统性能，而应实时动态优化确定备选电压矢量集合，变备选电压矢量越多越好为越优越好。……