基于改进占空比调制的PMSM模型预测控制

王金玉,路鑫宇,张忠伟

(东北石油大学 电气信息工程学院,黑龙江 大庆 163318)

0 引 言

近年来,永磁同步电机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)以其具备高速度、大扭矩、高效率、可靠性高、成本低、动态响应快、结构简单等优点和出色的控制性能而在多方面优越于其他类型的传统电机,从而在工业生产中得到广泛应用[1-3]。对解决现代控制策略更高级的控制要求,以及对永磁同步电机的高性能控制策略的探讨也都具有极为重要的价值[4-5]。其中模型预测控制系统(Model Predictive Control)主要使用离散的系统模型,其可利用系统建模的方法预测系统中每个控制变量未来的变化情况,然后通过选择一定合理的顺序施加电压矢量,将转矩和磁链误差控制在一定范围内[6-8]。对永磁同步电机模型预测控制在转矩脉动和磁链脉动较高的问题,人们提出了许多改进方法。Gong等[9]通过使用多电平变流器或增加虚拟矢量直接有效地降低永磁同步电机预测控制转矩脉动,但该方法对硬件有较高要求,并且会在一定程度上增加计算量。赵希梅等[10]通过一种互补滑模变结构控制方法,将广义滑模面和互补滑模面相结合,有效地减小了误差脉动,任娇[11]通过引入蚁群算法优化滑模进行观测。但这种方法也将产生扰动,并且增加计算量。

由于传统的永磁同步电机模型预测控制技术具有一定的缺陷,很难适应一些对控制精度需求较高的问题,通常通过引入一个合适的开关矢量,并确定占空比[12]以改善这种问题。因此笔者设计了一种基于改进占空比调制的永磁同步电机模型预测控制技术。……