永磁同步电机预测电流控制研究

作     者：米帅 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程鹤

授予年度：2022年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：永磁同步电机 模型预测电流控制 无差拍预测电流控制 参数辨识 

摘      要：永磁同步电机（PMSM）由于其具有高效率、高功率密度、高转矩电流比、宽调速范围等优势,被广泛应用于各种电力拖动和电机伺服驱动等领域。在各种永磁同步电机控制策略中,具有结构简单、动态响应速度快等优点的预测控制正受到越来越多的关注,但其具有电流转矩脉动较大和参数敏感等问题。本文针对以上问题,对永磁同步电机预测电流控制进行了深入研究,主要研究内容如下:本文首先根据永磁同步电机物理模型构建三种坐标下的电机数学模型,综合d-q轴坐标系下电机数学模型和模型预测控制基本原理得到永磁同步电机单矢量模型预测电流控制方法。为了降低电流和转矩脉动,在永磁同步电机单矢量模型预测电流控制的基础上,结合占空比调制的思想,搭建永磁同步电机占空比模型预测电流控制模型,并通过仿真和实验验证了可行性。其次为了综合削减电流转矩脉动和加快动态响应速度,结合无差拍控制原理和特点,本文搭建了永磁同步电机无差拍预测电流控制的模型。为了解决无差拍预测电流控制存在的延时问题和参数扰动问题,本文搭建了龙贝格观测器进行延时补偿,并搭建滑模扰动观测器补偿参数变化带来的扰动。最后通过仿真和实验验证了可行性。电机参数会随着电机运行工况变化而变化,而预测控制需要基于准确的电机数学模型进行,当电机模型参数不准确时会对电机的预测控制性能造成不良影响。本文首先分析电机模型变化带来的影响,然后基于模型参考自适应算法搭建永磁同步电机参数在线辨识的模型,并将辨识结果运用至模型预测电流控制中。最后通过仿真和实验验证了可行性。该论文有图55幅,表6个,参考文献95篇。