张永昌 杨海涛 魏香龙



基于快速矢量选择的永磁同步电机模型预测控制

张永昌 杨海涛 魏香龙

（北方工业大学电力电子与电气传动北京市工程研究中心 北京 100144）

有限状态集模型预测控制（FCS-MPC）由于概念简单，易于处理系统约束以及具有优秀的多变量控制能力等优点，近年来在电力电子与电力传动领域的应用吸引了学术界和工业界的广泛关注。基于最小化目标函数的原则，传统FCS-MPC通过枚举法来选择最优电压矢量。由于枚举法需要对所有基本电压矢量作用下的系统动态行为进行预测，因此算法的计算量较大，严重限制了FCS-MPC的实用性。针对这些问题，提出一种改进的模型预测控制算法。通过深入分析矢量选择过程，改进的模型预测控制算法只需一次预测即可选出最优电压矢量，因而显著地降低了算法的复杂度和计算量。在两电平永磁电机实验台上的仿真和实验结果表明所提出的改进模型预测控制算法在较宽的速度范围内均具有良好的控制性能。

模型预测控制 快速矢量选择 永磁同步电机

0 引言

永磁电机具有效率高、功率密度大等突出优点，是最近几年研究较多并在各个领域应用越来越广泛的一种电机[1,2]。传统的高性能永磁同步电机控制方法主要是矢量控制（Vector Control, VC）[3]和直接转矩控制（Direct Torque Control, DTC）[4,5]。近年来，有限状态模型预测控制（Finite Control Set Model Predictive Control, FCS-MPC）由于原理简单，容易处理系统非线性约束等优点，是当前变频调速系统中受广泛关注的一种优化控制方法[6-14]。……