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永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制的研究
发布日期:2017-07-04   浏览次数:43
核心提示:设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。
 目前,永磁同步电机(permanent magn- et synchronous machine, PMSM)由于其转矩密度大、效率高等优点,在电力拖动系统中得到了广泛的应用。为了实现永磁同步电机转矩调节的快速响应,将直接转矩控制(DTC)代替了磁场定向控制(FOC)[1]。相比较FOC,DTC由于它没有电流控制回路,转矩响应速度快得多。由于传统DTC有两个非线性迟滞比较器和开关表转换器,从而导致可变的开关频率和大的转矩脉动[2]

针对上述问题,国内外学者进行了大量的研究,提出了很多改进的直接转矩控制方案。如空间电压矢量调制[3],无差拍控制[4]、占空比调制[5][6]和预测控制[7][8]等。预测控制主要有转矩预测控制和模型预测控制(mo- del predictive control,MPC),然而转矩预测控制无法考虑系统的约束,如电流约束。模型预测控制作为一种实时在线优化的控制方法,其概念简单并可以考虑系统的多个影响因素,在电气传动和功率变换器领域得到广泛的关注[9]

随着数字信号处理器计算能力的迅速提升,有限集模型预测(finite control set model predictive control,FCS-MPC)也被应用于永磁同步电机驱动系统中。本文深入分析有限集模型预测直接转矩控制的原理,设计考虑不同约束条件的成本函数来进行性能优化,如转矩跟踪、最大转矩电流比(maximum torque / current,MTPA)及电流约束。并利用成本函数来估算有限控制集中各电压矢量的占空比,从而求得两电平逆变器的最优电压矢量作为系统的控制量。

 
 
 
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