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PMSM驱动系统无模型预测控制若干技术研究

赵贝石  
【摘要】:低碳经济成为我国未来发展的主要方向,在此背景下,新能源汽车应运而生。新能源汽车具有节能减排、保护环境等多方面的优点,也代表世界汽车产业的发展方向。永磁同步电机(PMSM)驱动系统是新能源汽车的核心零部件与主要动力来源,其控制品质直接影响电驱动系统的性能。为此,论文针对PMSM驱动系统中逆变器非线性、稳态性能提升与开关损耗降低等亟需解决的关键技术,重点开展无模型无差拍电流预测控制、基于离散空间电压矢量调制的有限控制集双目标电流预测控制、基于有限控制集预测控制的混合调制技术研究,旨在提升PMSM驱动系统的控制品质,对于实现整车动力性、舒适性和安全性的提升无疑具有重要的理论研究价值和工程应用价值。论文首先介绍无模型无差拍电流控制以解决PMSM驱动系统中存在参数不确定性与逆变器非线性的问题。通过分析d,q轴死区误差电压,指出无模型电流预测控制中超局部模型的局限性,研究适合无模型电流预测控制的死区补偿方案,通过系统实验研究证实集成死区补偿的PMSM驱动系统无模型无差拍电流预测控制方案的有效性。为了提升有限控制集电流预测控制的稳态精度,引入离散空间电压矢量调制以获得更多的虚拟电压矢量。基于参考电压矢量最小距离原则,将电压矢量空间细分为多个子空间,再直接根据参考电压矢量的位置确定最优电压矢量,旨在简化优化算法。设计两级决策的代价函数,优化电压矢量的施加顺序实现开关频率的减小。在上述工作基础上,提出基于离散空间电压矢量调制的有限控制集双目标电流预测控制,通过系统实验证实所提出的控制方案能够实现PMSM驱动系统电流稳态精度提升与开关频率降低的双目标优化。最后,引入混合调制技术,将各式PWM策略作为新的有限控制集,设计包含电流质量评价、开关损耗与死区效应惩罚项的代价函数,通过代价函数在线选取最优的PWM策略,进而提出基于有限控制集预测控制的混合调制技术,旨在优化PMSM驱动系统整个控制周期间的电流稳态性能与开关损耗,并通过系统仿真研究予以证实。


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