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期望扇区三矢量模型预测电流控制

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卓书芳ꎬ黄宴委ꎬ傅忠云ꎬ何用辉

(１.福建信息职业技术学院数字技术学院ꎬ福建福州３５０００３ꎻ

２.福州大学电气工程与自动化学院ꎬ福建福州３５０１０８ꎻ

３.南京航空航天大学金城学院ꎬ江苏南京２１１１５６)

[摘要]三矢量模型预测电流控制需要依次计算６扇区电压矢量的作用时间ꎬ再由价值函数选取

期望电压矢量ꎬ存在计算量大的缺点ꎮ本文提出一种基于期望扇区的三矢量模型预测电流控制ꎬ以

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快速确定期望电压矢量ꎮ首先ꎬ建立ｄｑ轴的三矢量电流模型ꎬ给出其三矢量作用时间ꎻ然后ꎬ令预

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测电流为期望电流ꎬ可以获得期望电压矢量ꎬ并利用Ｃｌａｒｋ变换得到αβ轴的期望电压矢量ꎻ最后ꎬ

利用反正切函数求得期望电压矢量角度ꎬ确定期望电压矢量所在的期望扇区ꎬ得到期望三矢量及其

作用时间ꎮ仿真和实验表明ꎬ该方法能够保持很好的控制系统性能ꎮ同时ꎬ该方法只需一次计算期

望电压矢量角度即可确定期望三矢量及其作用时间ꎬ比传统三矢量方法有效缩短了算法执行时间

约６０％ꎮ

[关键词]永磁同步电机ꎻ电流控制ꎻ三矢量模型预测ꎻ期望扇区ꎻ计算量小

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[中图分类号]ＴＭ３４１ꎻＴＰ２７３[文献标志码]Ａ[文章编号]２０９５７６０２(２０２４)０２００２８１１

０引言

永磁同步电机(ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒꎬＰＭＳＭ)具有低成本、功率密度大、高效率等优点ꎬ广

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[１４]

泛运用在工业运动控制领域ꎮ参数摄动、负载电流耦合等不确定因素ꎬ会降低ＰＭＳＭ性能ꎮ因此ꎬ诸多学

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[５][６][７８]

者进行深入研究ꎬ如电流环滑模控制、预置电流控制、模型预测控制等ꎮ其中模型预测控制(Ｍｏｄｅｌ

ＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌꎬＭＰＣ)利用状态量、控制目标、约束条件和滚动优化实时预测未来时刻的响应ꎬ具有动态响

[９]

应快、控制灵活度高、电流控制性能好、易于处理系统非线性约束等优点ꎮ根据价值函数中目标控制量的

[１０][１１]

不同ꎬ可分为模型预测速度控制、模型预测电流控制(ＭｏｄｅｌＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌꎬＭＰＣＣ)、模型预测

[１２][１３]

转矩控制(ＭｏｄｅｌＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＴｏｒｑｕｅＣｏｎｔｒｏｌꎬＭＰＴＣ)ꎮＷＡＮＧ等对ＭＰＣＣ与ＭＰＴＣ两种控制方法进行实

验对比ꎬ实验结果表明ＭＰＣＣ算法无需进行复杂的磁链和转矩估算ꎬ故计算时间更短且对定子电阻