永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

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随着永磁材料性能的提高和成本的降低,永磁同步电机(Permanent Magnet Syn-chronous Motors,PMSM)的应用逐步扩大。永磁同步电机传统模型预测电流控制在每个采样周期通过价值函数选择出一个最优电压矢量作用下一个采样周期,由于控制集的有限性,稳态性能较差。为了提高系统的稳态性能,占空比控制被引入到模型预测电流控制中,即在一个采样周期中零电压适量和有效电压矢量同时作用,但是由于第二个电压适量智能是零电压矢量,在每个采样周期中只能选择六个固定方向上的电压矢量,因此电流仍存在较大波动。本文提出了一种双适量模型预测电流控制方法,该方法在每一个采样周期中进行两次电压矢量选择,可以在进行第二次电压适量选择时选择非零电压适量,作用的电压适量幅值和方向均可调,并且在价值函数中考虑了作用时间对电压矢两选择的影响,使得电压矢量的选择更加准确。为了验证双矢量模型预测电流控制方法的可行性与有效性,在MATLAB/Simulink和两电平逆变器平台分别进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明:双矢量模型预测电流控制具有较好的参数鲁棒性;在相同采样频率时,与占空比模型预测电流控制相比,双矢量模型预测电流控制可以在更大的矢量选择范围内选择更加准确的电压矢量,有效地提高了系统的稳态性能,且在较宽的速度范围内都保持较小的电流波动;与采样频率为20kHz时的占空比模型预测电流控制相比,采样频率为10kHz时的双矢量模型预测电流控制仍然具有较小的电流波动,且开关频率较低。
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