基于新型虚拟矢量调制方法的IPMSM模型预测电流控制方法

模型预测控制方法已经被广泛应用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的控制之中,传统模型预测控制方法由于候选电压矢量数量有限,在电机运行过程中会产生较大的电流和转矩谐波。为了增加候选电压矢量数量,提出了构建虚拟电压矢量的方法。但是在应用虚拟矢量调制方法时,系统计算的负担会随虚拟矢量数量的增加而增加,因此控制效果会受到系统计算能力的限制。针对此问题,该文提出了一种新型的虚拟电压矢量调制方法,首先将电压扇区进行细分来增加虚拟电压矢量的数量,然后通过对指令电压矢量坐标进行标幺化处理的方法求得其角度,最后从基础和虚拟电压矢量之中由角度搜索选出最优电压矢量。在该方法中,系统的计算量大小与虚拟电压矢量的数量无关,因此可以在不增加系统计算负担的情况下提升系统的控制性能。实验结果表明,与虚拟矢量数量受到限制的虚拟矢量预测控制方法相比,该方法有效减少了三相电流谐波含量,并且减少了控制算法的执行时间。

高磁路饱和永磁同步电机永磁体负载磁链动态估算

永磁同步电机通常由于安装空间和自重的限制,要求其具有较高的电、磁负荷,导致电机内部出现严重的磁路饱和,而在高磁路饱和的情况下,永磁体磁链会随电流的改变而发生非线性变化。为了准确估算电机负载状态下的永磁体磁链,该文首先描述了dq轴电流对永磁体磁链的影响,并结合定子铁心局部磁饱和特性,分析了气隙磁动势和铁心磁动势之间的比例关系,提出了基于磁链系数的永磁体磁链模型。接着根据测量的相电压以及定子铁心材料的磁导率曲线,提出了一种考虑磁路饱和的永磁体负载磁链动态估算方法。最后搭建了300kW内置式永磁同步电机实验平台,通过有限元仿真和实验验证了该文所提出的估算方法的有效性和准确性。