王海良 刘世民 陈永清 尹玉才

(1.北京科技大学能源与环境工程学院 北京 100083；2.新兴际华集团技术中心 北京 100070；3.中国五矿集团(唐山曹妃店)矿山控股有限公司 唐山 063200；4.泰豪军工集团研究院 北京 100166；5.新兴重工集团有限公司 北京 100070)

1 引言

永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor，PMSM)具有功率因数大、效率高和功率密度大等优点，已经在电梯、风电系统和电动汽车等工业领域得到了广泛的应用[1-5]；同时，永磁同步电动机控制技术也在不断改进与完善[6]。目前，广泛采用的高性能永磁同步电动机控制方法有矢量控制和直接转矩控制(Direct torque control，DTC)[7]。与矢量控制相比，直接转矩控制通过选择合适的空间电压矢量，控制定子磁链运动，通过迅速改变负载角，实现对转矩的直接控制。由于该控制方法具有对电动机参数依赖少、鲁棒性强、结构简单和动态响应快的优点，已经成为了学者们的研究热点[8]。然而，传统的DTC 方法采用迟滞比较器和开关表，使得开关频率和转矩脉动很大[9]。为解决以上问题，很多基于最优化控制理论的DTC 方案已经出现，如模型预测直接转矩控制(Model predictive direct torque control，MPC-DTC)和无差拍转矩控制等[10]。

由于MPC 具有动态响应快和易于实现的优点，已经被广泛应用于电动机和功率变换器控制领域中。MPC-DTC 以转矩和磁链为控制目标，通过代价函数选择使转矩和磁链跟踪误差最小的电压矢量，是一种最优化控制方法。目前，研究人员已经在MPC-DTC 领域取得了一些成果，然而在应用过程中仍存在许多问题。首先，MPC-DTC 代价函数中包含转矩和磁链两个物理量，由于它们的量纲和幅值范围等不同，需要设计权重因子来调整两参数在选择最优电压矢量时的重要性，目前权重因子校正主要依赖试凑和试验法，但是其过程比较繁琐。……