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永磁同步電機(jī)預(yù)測(cè)電流控制解析

永磁同步電機(jī)預(yù)測(cè)電流控制解析

2024/3/4 9:31:27

一、引言

為解決經(jīng)典PI 控制下電流波動(dòng)大，反饋電流跟蹤性能不佳，導(dǎo)致電流靜差過(guò)大的問(wèn)題，在矢量控制的總體框架下引入無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)控制。

無(wú)差拍是離散控制系統(tǒng)中概念，主要指系統(tǒng)過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的采樣周期盡可能縮短，最終目的是讓趨近時(shí)間達(dá)到一種無(wú)差的狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)用在PMSM 控制系統(tǒng)中時(shí)，能夠有效降低電機(jī)啟動(dòng)和系統(tǒng)因負(fù)載變化時(shí)所產(chǎn)生的一系列波動(dòng)，對(duì)提高系統(tǒng)的整體控制性能作用明顯，但依賴于高精度的電機(jī)參數(shù)，容易受到參數(shù)失配的影響。

二、DPCC的工作原理

1.png

圖1 基于DPCC的PMSM控制框圖

上圖1 所示為無(wú)差拍預(yù)測(cè)控制基本框圖，其中虛線部分為引入的無(wú)差拍預(yù)測(cè)電流控制(DPCC)控制算法。DPCC 是預(yù)測(cè)控制的一個(gè)發(fā)展方向，在PMSM 控制系統(tǒng)中主要應(yīng)用于電流環(huán)中。首先離散化同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，從而推導(dǎo)出無(wú)差拍電流預(yù)測(cè)的基本控制算法，其次通過(guò)在線優(yōu)化電流誤差，并對(duì)每個(gè)周期的電流進(jìn)行調(diào)整，來(lái)計(jì)算出作用于當(dāng)前時(shí)刻的指令電壓值，并通過(guò)SVPWM 調(diào)制裝置成功計(jì)算出作用于開(kāi)關(guān)管的PWM 波，利用此模型可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出電流在下一周期到達(dá)的給定值。由于該算法結(jié)合了空間調(diào)制技術(shù)，其電壓利用率高，并且開(kāi)關(guān)頻率固定、相電流諧波含量較低、電流響應(yīng)速度快，所以應(yīng)用于一些高性能要求的場(chǎng)合。

三、仿真建模

2.png圖2 基于DPCC的PMSM控制系統(tǒng)仿真

3.png圖3 電機(jī)轉(zhuǎn)速變化情況

4.png

圖4 d、q軸電流變化情況

由圖3、4 可知，當(dāng)采用PI+DPCC 對(duì)PMSM 進(jìn)行控制時(shí)，在電機(jī)到達(dá)給定轉(zhuǎn)速時(shí)，仍然存在約20%的超調(diào)現(xiàn)象。但由于DPCC 的存在，PMSM 的轉(zhuǎn)矩變得更加平滑，降低了抖振幅度。

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王靜
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