王新博,付景顺,孙 凤

(沈阳工业大学机械工程学院,沈阳 110870)

0 引言

永磁游标电机(permanent magnet vernier motor,PMVM)结构简单,基于磁齿轮效应[1],具有低速大转矩的特点,极大地提升了驱动系统的转矩密度,在未来的新能源汽车和船舶领域有较好的发展前景[2]。目前,PMVM矢量控制系统中电流内环采用的是PI控制器,然而PI控制器在系统参数发生变化时控制性能会下降,而且响应速度慢,控制精度和稳定性较差从而导致控制效果往往达不到预期。因此,采用更优的控制策略来实现对永磁游标电机转矩和转速的控制受到了广泛的关注[3]。

考虑到目前对永磁游标电机的控制策略研究较少,且永磁游标电机的数学模型与永磁同步电机相似,因此可以参考永磁同步电机的控制策略[4]。目前主要的控制策略有矢量控制、滑模控制[5]、无位置传感器控制[6]、模型预测控制[7]等。其中,模型预测控制(model predictive control,MPC)由于具有响应速度快、鲁棒性强的优点,且能够灵活地控制系统变量从而被广泛应用于电机的控制系统[8]。

模型预测控制可以分为模型预测转矩控制[9]和模型预测电流控制(MPCC)[10]两大类。相较于模型预测转矩控制,MPCC因其算法简单易于实现且具有更快的响应速度和更易于处理非线性约束的优点而被广泛应用[11]。张永昌等[12]提出了一种快速矢量选择的电流预测控制策略,降低了算法的复杂度,但是每个控制周期只能选择一个电压矢量,且该电压矢量大小和方向受限,精确度不够。杨锋等[13]提出了一种双矢量模型预测电流控制策略,通过计算选择最优矢量,并通过零矢量与最优矢量合成的方法控制电机。……