黑船 · 4月19日

永磁同步电机模型预测电流控制(MPCC)

导读:本期主要是介绍模型预测电流控制。模型预测电流控制主要包括:转速环、预测模型和代价函数。
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一、对MPC进行简单介绍

模型预测控制( MPC) 又称为滚动时域控制( RHC) ,产生于20 世纪70 年代末,是一种从工业过程控制中产生的新型控制算法,实用性较强,并在实际应用中得到不断的发展和完善,广泛应用于电力、汽车、化工、航天、能源等领域。

一般工业过程中存在多变量耦合、非线性以及不确定性等问题,很难建立准确的模型。因此,采用经典PID 控制器或者是一些传统的控制算法所得到的效果并不理想,存在一定的局限性。MPC 最突出的特点是“边走边优化”,且对模型的精确性要求较低,因此能够有效地用于复杂对象的控制。

模型预测控制应用于电气传动系统中时,可分为连续控制集模型预测控制( CCS-MPC)和有限控制集模型预测控制 ( FCS-MPC) 。两者的主要区别: ( 1) 优化方式不同。CCS-MPC利用数学工具对价值函数求最优解得到最优控制量; 而FCS-MPC 利用变换器的离散性和有限性,遍历电压矢量,价值函数最小的电压矢量即最优控制量。( 2) 作用方式不同。CCS-MPC 中控制量是通过脉冲宽度调制( PWM) 方式作用于系统; 而FCS-MPC中控制量直接作用于系统。与CCS-MPC相比,FCS-MPC 将目标优化和开关状态决策过程优化成一步,且具有概念简单、适用范围广、约束和非线性易纳入价值函数等优点,因此成为了近年来的研究热点之一。

二、MPC常见的几种控制

MPC根据代价函数中的控制变量不同,分为模型预测转矩控制MPTC、模型预测电流控制MPCC和模型预测磁链控制MPFC等。

三、MPCC实现的过程

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四、MPCC仿真系统的搭建和仿真波形分析

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从图3可以看出,MPCC控制下的转速跟随效果优于FOC控制,超调小且突加载、突减速时的性能更好。转矩脉动和电流谐波也相对较小。

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从图(4)和(5)可以明显地看出,MPCC控制策略下轴电流的动态和稳态性能都优于FOC控制策略下的轴电流。

作者:浅谈电机控制
来源:浅谈电机控制

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