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消除权重系数的三矢量模型预测转矩控制策略

李园园  
【摘要】:永磁同步电动机具有效率高、体积小、功率密度大、应用范围广等优点,受到了人们的青睐。近年来,模型预测控制方法由于灵活、简单、可进行多目标控制等优点受到了广泛关注。模型预测转矩控制(MPTC)策略是以转矩和磁链为控制变量,因此在价值函数中需要设计权重系数,而目前权重系数的选取没有理论依据,都是依靠大量的仿真和实验得到的。传统MPTC是在7种电压矢两两量中选择一个最优电压矢量输出,由于可选开关状态数量的有限性,转矩和磁链存在明显的脉动。双矢量MPTC在一定程度上可改善系统的稳态性能,该方法在一个采样周期中作用两个电压矢量,但是所选的第二个电压矢量局限在第一个电压矢量相邻的两个电压矢量和零矢量之间,因此稳态性能改善有限。为了减小双矢量MPTC中转矩和磁链脉动,同时避免传统价值函数中权重系数需要整定的问题,本文提出了一种消除权重系数的三矢量MPTC策略。该策略在一个采样周期中作用三个电压矢量,进行两次价值函数优化,选择出两个有效电压矢量,第三个电压矢量为零矢量,根据转矩和磁链无差拍的控制方式计算出每个电压矢量的作用时间,同时提出了一种消除权重系数的价值函数,价值函数中只包含转矩一个变量,消除了权重系数的整定。本文在MATLAB/Simulink和两电平逆变器实验平台上分别对传统MPTC、双矢量MPTC和消除权重系数的三矢量MPTC策略进行了仿真和实验。仿真和实验表明,消除权重系数的三矢量MPTC策略可以实现磁链的有效控制,消除了价值函数中的权重系数,且和传统MPTC策略、双矢量MPTC策略相比,具有较小的转矩和磁链脉动。


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