基于模型预测和谐振调节器的PMSM电流控制.pdf

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1、ELECTRICDRIVE2016Vo1．46No．4电气传动2016年第4J6卷第4期基于模型预测和谐振调节器的PMSM电流控制刘旭东，张承慧，顾欣，李珂(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)摘要：为了提高永磁同步电机(PMsM)的控制性能，提出了一种基于模型预测控制(MPC)和谐振调节器的电流控制方法。首先，通过建立预测模型和滚动优化，设计PMSM电流预测控制器。然后，针对电流谐波造成的电机转矩脉动问题，在模型预测电流控制方法基础上引入了谐振调节器。实验结果表明，所提方法具有良好的电流动态性能和电流跟踪特性，且能有效地改善电流波形，减小转矩脉动。关键词：

2、永磁同步电机；模型预测；谐振调节器’中图分类号：TM341文献标识码：ACurrentControlBasedOnModelPredictiveandResonantControllerforPMSMLIUXudong，ZHANGChenghui，GUXin，LIKe(SchoolofControlScienceandEngineering，ShandongUnbarsity，J／nan250061，Shandong，China)Abstract：Acurrentcontrolmethodbasedonmodelpredictivecontrolandresonantco

3、ntrollerwasproposedtoimprovethecontrolperformanceofpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)．Firstly，thecurrent-predictivecontrollerforPMSMwasdesignedthroughpredictivemodelandrollingoptimization．Then，forthetorque—ripplecausedbythecurrentharmonic，theresonantcontrollerwasintroducedtothepredicti

4、vecontroller．Theexperimentalresultsshowedthat，theproposedmethodhasgooddynamicperformanceandcurrenttrackingperformance．Itcanalsoimprovecurrentwaveformandreducethetorque-rippleeffectively．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)；modelpredictive；resonantcontroller永磁同步电机(PMsM)具有效率高，功率密强

5、的鲁棒性，但是预测控制仍不能消除周期性的度大，可靠性强等优势，在电动汽车，机器人，航扰动。在矢量控制中，当电流测量不准确时，通空航天等领域受到越来越多的关注。然而，永过坐标变换得到的幽轴电流会存在谐波，不能完磁同步电机是一个多变量，强耦合的复杂非线全控制为直流，进而造成电流波动和转矩脉动，性系统，且存在外部扰动和不确定性，要实现电这在高性能的电机控制场合是不允许存在的。机的高性能控制，必须克服这些因素对电机的因此在控制器的设计中，需要考虑电流测量误差影响。的影响，抑制转矩脉动。目前，在PMSM控制中模型预测控制(MPC)作为一种新型的控制电流谐波抑制方法主要包括设计干扰观

6、测器]，方法，该方法利用系统的输入输出，建立预测模重复控制以及谐振调节器方法n。其中，谐振型，通过优化成本函数，得到控制律，因具有控制控制是根据内模原理推导而来，具有在谐振频率效果好，对模型精确性要求不高，鲁棒性强等特处增益接近无穷大，可有效抑制谐振频率处谐点，备受关注n，近年来已在PMSM电流控制乜波，获得良好的稳态性能。中得到广泛应用。为此，本文结合模型预测控制方法和谐振调尽管模型预测电流控制具有较好的电流响节器，设计了永磁同步电机的电流跟踪控制器，应动态性能，对系统参数变化和外部扰动具有较使得电机不仅具有良好的动态性能，而且能有基金项目：国家重点基础研究发展计划(9

7、73计划)(2013CB035600)；国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目(61320106011)；国家自然科学基金资助项目(51277116；61304033；61304029；61403236)作者简介：刘旭东(1987一)，男，博士研究生，Emaihxudong19871982@163．com电气传动2016年第46卷第4期刘旭东，等：基于模型预测和谐振调节器的PMSM电流控制一、效地减小电流波动，抑制转矩脉动，提高稳态性2电流预测控制=器设=计一一能。最后搭建了基于dSPACE的永磁同步电机双闭环试验平台，