黑船 · 7月10日

永磁同步电机模型预测磁链控制MPFC

导读:针对永磁同步电机模型预测转矩控制(MPTC)成本函数中权重系数设计繁琐问题,本文介绍一种模型预测磁链控制(MPFC),能够消除成本函数中的权重系数。通过仿真对比验证,MPFC的能够抑制转矩脉动和定子磁链脉动,具有与MPTC最优控制相当的动、静态性能,算法运算量显著降低。

一、引言

模型预测转矩控制的代价函数具有两个不同量纲的物理值,如果想要把两者体现在一个函数中,则必须引入一个权重系数。代价函数中的权重系数,目前还没有相关的设计理论,权重系数的获得必须经过多次实验才能得到一个合适的值。所以要改善模型预测控制的算法性能,从权重系数的设计入手是不错的方向。

二、模型预测磁链控制

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为了获取高性能的控制效果,设计合适的权重系数kψ非常重要,但目前权重系数的设计大都是通过经验与仿真得到,缺乏必要的理论基础。因此在实际应用中模型预测转矩控制具有一定的局限性。

基于异步电机的内在关系,通过推导发现对电磁转矩与定子磁链幅值的控制可以转换为对一个等效定子磁链矢量的控制,从而省却了权重系数的设计,减小了控制算法的复杂度,进一步提高了MPC 的实用性。以该等效定子磁链矢量为控制目标,相应的目标函数为:

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首先就是求得定子磁链参考值,其为复矢量,所以要确定定子磁链的幅值和相角。

2.1确定参考定子磁链的幅值

在不考虑弱磁以及效率优化的情况下,定子磁链的幅值可以设为额定值,即:

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2.2确定参考定子磁链的相角

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综合2.1和2.2,就可以得到参考定子磁链,如公式(5)所示:

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三、建模分析与总结

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本文介绍的模型预测磁链控制(MPFC)相比较模型预测转矩控制(MPTC)性能要更好一些且不需要权重系数的设计,算法相对简便,所以具有较大的实用价值。

作者:浅谈电机控制
来源:浅谈电机控制

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