基于模糊控制的永磁同步电机动态有限状态集模型预测转矩控制

永磁同步电机传统有限状态集模型预测转矩控制一般采用逆变器生成的全部电压矢量,并且电机在任何运行状态下,备选电压矢量集合均固定,从而使得转矩脉动大和计算量较大。基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩变化的作用规律,采用模糊控制器动态确定备选电压矢量集合。模糊控制器输入为定子磁链和转矩误差,输出为3个备选电压矢量的幅值和角度。仿真结果表明与传统固定有限状态集相比,其可有效减小磁链和转矩脉动,减小了模型预测转矩控制的运算量,但平均开关频率有所增大。为了减小平均开关频率,将零电压矢量也作为备选电压矢量之一。仿真结果表明:使用零电压矢量可有效减小平均开关频率,但动态下转矩响应较慢。为了提高转矩动态响应,提出当系统处于动态时,备选电压矢量只使用模糊控制器输出的3个电压矢量,仅当系统处于稳态时,才加入零电压矢量。仿真结果表明:该策略使得系统控制性能基本保持不变,提高了转矩动态响应速度,并消除了动态下磁链和转矩脉动。

一种改进的同步磁阻电机无模型预测电流控制

无模型预测电流控制(Model-free predictive current control,MFPCC)由于本质上对系统内外扰动具有鲁棒性,在电机驱动领域得到广泛的研究,能够实现同步磁阻电机(Synchronous reluctance motor,SynRM)的高性能控制。传统的MFPCC方法把各时刻电压矢量对应的电流差分存储在查找表(Lookup table,LUT)中,进而预测下一时刻的最优电压矢量,但存在电流差分更新停滞和稳态性能不理想的问题。针对这些问题,提出一种改进的MFPCC方法,将电机模型用超局部模型表示,通过在线估计增益项和扰动项来及时更新LUT,解决了电流差分更新停滞的问题。另外利用扩展的有限状态集,得到更精确的电压矢量,改善了系统稳态性能。最后将所提方法与传统的MFPCC方法进行对比,仿真和试验结果表明该方法可以有效解决电流更新停滞的问题,并在全速范围内具有良好的动静态性能。

O-Z源逆变器驱动PMSM的改进型FCS-MPC策略

针对O-Z源逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)控制系统,在两相旋转坐标系下,提出一种改进型的有限状态控制集模型预测电流控制(FCS-MPC)策略。首先,结合变压器特点和ZSI拓扑结构,设计一种新型O-Z源逆变器(O-ZSI),并利用状态空间平均法建立O-ZSI的动态数学模型;其次,根据O-ZSI侧电容电压闭环以及PMSM系统输出功率前补偿来获得变压器激磁电感电流参考值,其与激磁电感预测电流值构建代价目标函数用来判断是否选取直通(ST)工作状态模式,以实现对O-ZSI直流侧的升压控制;然后,在O-ZSI处于非直通(NST)工作状态模式下,通过PMSM系统的定子电流预测方程来获得O-ZSI交流侧定子电压参考值,并与逆变器的8种开关状态所对应基本定子电压构建含有激磁电感电流项的代价目标函数,选择最佳开关状态来控制PMSM,从而提高PMSM系统的控制性能以及降低在线运算量;最后,仿真结果表明,本文所提控制策略不仅能实现对O-Z源逆变器的升压,而且能使O-ZSI驱动PMSM可靠稳定运行,同时系统具有良好稳态、动态性能。