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應(yīng)用設(shè)計

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永磁同步電機(jī)預(yù)測電流控制解析

永磁同步電機(jī)預(yù)測電流控制解析

2024/3/4 9:31:27

一、引言

為解決經(jīng)典PI 控制下電流波動大,反饋電流跟蹤性能不佳,導(dǎo)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(yù)測控制。

無差拍是離散控制系統(tǒng)中概念,主要指系統(tǒng)過渡到穩(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間達(dá)到一種無差的狀態(tài)。當(dāng)應(yīng)用在PMSM 控制系統(tǒng)中時,能夠有效降低電機(jī)啟動和系統(tǒng)因負(fù)載變化時所產(chǎn)生的一系列波動,對提高系統(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 所示為無差拍預(yù)測控制基本框圖,其中虛線部分為引入的無差拍預(yù)測電流控制(DPCC)控制算法。DPCC 是預(yù)測控制的一個發(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)出無差拍電流預(yù)測的基本控制算法,其次通過在線優(yōu)化電流誤差,并對每個周期的電流進(jìn)行調(diào)整,來計算出作用于當(dāng)前時刻的指令電壓值,并通過SVPWM 調(diào)制裝置成功計算出作用于開關(guān)管的PWM 波,利用此模型可以準(zhǔn)確預(yù)測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PMSM 進(jìn)行控制時,在電機(jī)到達(dá)給定轉(zhuǎn)速時,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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