一种表面式永磁同步电机有限状态集模型预测直接转矩控制

针对常规有限状态集模型预测直接转矩控制成本函数需要设计磁链和转矩控制权重系数的问题,设计了将磁链和转矩控制转换为相对误差率控制的成本函数,从而消除了权重系数。建立了基于定子磁链坐标系的表面式永磁同步电机预测模型,并以逆变器生成的7个基本电压矢量作为备选电压矢量,仿真验证了提出成本函数的可行性。仿真发现:由于受备选电压矢量自身限制,转矩动态变化下,磁链会出现较大的波动。基于电压矢量作用规律,给出了可同时满足转矩和磁链控制要求的备选电压矢量集合。仿真结果表明:该电压矢量集合可有效抑制动态下的磁链波动。为了提高模型预测控制的实时性,对备选电压矢量数目和预测控制模型进行了简化,并基于STC89C51单片机平台,实验对比了不同备选电压矢量集合和预测模型预测控制的运算时间和运算结果。仿真和实验结果表明了采用精简的备选电压矢量集合和简化模型可在控制性能基本不变的前提下,有效减小运算负担,提高系统实时性。

永磁同步电机的无差拍预测转矩控制系统

将无差拍控制理论应用于永磁同步电机预测转矩控制系统,通过求解无差拍期望电压矢量,判断其空间位置,缩小逆变器输出电压矢量的优选范围。应用无差拍预测转矩控制策略,单步预测滚动优化次数由传统预测转矩控制的7次降低至3次,多步预测节省系统运算资源的效果更优。仿真和试验结果表明无差拍预测转矩控制策略在继承预测转矩控制优越动、稳态性能的同时还能减轻系统的运算负担。