张珍睿 刘彦呈 陈九霖 郭昊昊 李冠桦

永磁同步电机幅值控制集模型预测控制策略

张珍睿 刘彦呈 陈九霖 郭昊昊 李冠桦

（大连海事大学轮机工程学院 大连 116026）

传统有限约束集模型预测控制方法仅利用二电平电压源型逆变器的六个有效空间电压矢量和两个零矢量作为控制集合，致使永磁同步电机的相电流中存在较高的电流谐波。针对这一问题，提出一种基于旋转坐标系下电压幅值控制集合的幅值控制集模型预测控制方法。首先通过对电机的负载状态进行分析，根据电机电压状态方程设计电压幅值控制集合，然后根据电流参考值和电流预测模型选择出最优电压幅值，根据当前转子位置，将最优幅值合成逆变器电压矢量作用于电机。该方法能够有效地降低最优矢量的相位误差和幅值误差，从而减小电机的电流谐波和转矩脉动。同时，有限的择优范围和幅值控制集的设计，使得该方法有效地降低了算法的计算复杂度。最后搭建硬件实验平台，通过与电流环PI控制器和占空比模型预测电流控制器进行对比，验证了该方法在动态性能和稳态性能方面优越性。

永磁同步电机 模型预测控制 电流谐波 幅值控制集模型预测控制

0 引言

近年来，随着电力推进技术的不断发展，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）驱动控制技术也不断革新。在PMSM的驱动控制策略中，模型预测控制是一种具有高动态性能和可实现多目标优化的控制方法[1-3]。模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）根据求解原理主要可分为两类，一类为连续集模型预测控制，该类策略又可分为广义预测控制策略[4]和显式模型预测控制[5]两种。……