永磁同步電機無差拍電流預測矢量控制學習

導讀：本期文章主要介紹永磁同步電機無差拍電流預測矢量控制，與傳統的永磁同步電機PI調節的矢量控制作對比。

一、引言

為解決經典PI 控制下電流波動大，反饋電流跟蹤性能不佳，導致電流靜差過大的問題，在矢量控制的總體框架下引入無差拍電流預測控制。

無差拍是離散控制系統中概念，主要指系統過渡到穩定運行狀態的采樣周期盡可能縮短，最終目的是讓趨近時間達到一種無差的狀態。當應用在PMSM 控制系統中時，能夠有效降低電機啟動和系統因負載變化時所產生的一系列波動，對提高系統的整體控制性能作用明顯，但依賴于高精度的電機參數，容易受到參數失配的影響。

二、DPCC的工作原理

圖1 基于DPCC的PMSM控制框圖

上圖1 所示為無差拍預測控制基本框圖，其中虛線部分為引入的無差拍預測電流控制(DPCC)控制算法。DPCC 是預測控制的一個發展方向，在PMSM 控制系統中主要應用于電流環中。首先離散化同步旋轉坐標系下的數學模型，從而推導出無差拍電流預測的基本控制算法，其次通過在線優化電流誤差，并對每個周期的電流進行調整，來計算出作用于當前時刻的指令電壓值，并通過SVPWM 調制裝置成功計算出作用于開關管的PWM 波，利用此模型可以準確預測出電流在下一周期到達的給定值。由于該算法結合了空間調制技術，其電壓利用率高，并且開關頻率固定、相電流諧波含量較低、電流響應速度快，所以應用于一些高性能要求的場合。

三、仿真建模

圖2 基于DPCC的PMSM控制系統仿真

圖3電機轉速變化情況



圖4d、q軸電流變化情況 由圖3、4 可知，當采用PI+DPCC 對PMSM 進行控制時，在電機到達給定轉速時，仍然存在約20%的超調現象。但由于DPCC 的存在，PMSM 的轉矩變得更加平滑，降低了抖振幅度。

審核編輯：劉清