基于参数辨识的永磁同步电机模型预测电流控制.pdfVIP

摘要

永磁同步电机(PermanentMagnetSynchronousMotor，PMSM)由于具有调速范围宽、

结构简单和功率密度高的特性，在工业系统中很多高性能领域得到了广泛的实际应用。

PMSM模型预测控制(ModelPredictiveControl，MPC)具有动态响应快和多目标控制等优

点逐渐成为流行的高性能电机驱动器控制方法，本文以永磁同步电机的模型预测电流控

制(ModelPredictiveCurrentControl，MPCC)策略为研究主题，针对MPCC存在的计算量

大、依赖模型参数以及稳态运行电流波动大等问题进行研究，主要研究内容如下：

首先，针对传统三矢量MPCC的电压矢量选取范围大导致稳态运行波动大与计算

复杂的问题，设计一种改进型三矢量MPCC方法，采用优化的电压选择表与价值函数，

并引入延迟补偿。通过搭建仿真模型，与传统三矢量MPCC进行仿真实验，实验结果表

明，设计改进的三矢量MPCC方法在降低控制稳态波动的同时降低了算法复杂度。

其次，在电机实际运行中电气参数会与MPCC预测模型中的参考值出现误差，导致

系统控制性能下降的问题，分析了参数失配对控制系统造成的影响，并搭建了模型参考

自适应系统(ModelReferenceAdaptiveSystem，MRAS)仿真模型实时辨识电机参数。仿

真结果表明，所设计的分周期MRAS参数辨识系统可以精确识别并跟踪电机参数，消除

参数失配的不利影响，抑制了三矢量MPCC对参数的敏感性。

最后，搭建PMSM半实物仿真平台对本文所提方法进行实验验证。将改进三矢量

MPCC算法与传统三矢量MPCC算法进行对比实验。对实验结果进行分析可知，改进三

矢量MPCC策略可在降低运算量的基础上，提升了控制系统的稳态性能与鲁棒性。

关键词：永磁同步电机；模型预测控制；三矢量；模型参考自适应法；参数辨识

Abstract

PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasbeenwidelyappliedinmanyhigh-

performancefieldsofindustrialsystemsduetoitswidespeedrange,simplestructure,andhigh

powerdensity.PMSMModelPredictiveControl(MPC)hasgraduallybecomeapopular

controlmethodforhigh-performancemotordriversduetoitsadvantagesoffastdynamic

responseandmulti-objectivecontrol.ThisthesisfocusesontheModelPredictiveCurrent

Control(MPCC)strategyofpermanentmagnetsynchronousmotors,andstudiestheproblems

ofhighcomputationalcomplexity,dependenceonmodelparameters,andlargesteady-state

operatingcurrentfluctuationsinMPCC,Themainresearchcontentisasfollows:

Firstly,inresponsetotheproblemoflargevoltagevectorselectionrangeleadingtolarge

steady-stateoperationfluctuationsandcomplexcalculationintraditionalthreevectorMPCC,

animprovedthreevectorMPCCmethodisdesigned,usinga