永磁同步电机无差拍预测控制策略研究

作     者：翟仁 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：施全;肖东

授予年度：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：永磁同步电机 矢量控制 无差拍预测控制 电流环高性能控制 

摘      要：永磁同步电机结构简单、功率密度高并且稳定可靠,被广泛应用于新能源汽车、航空航天和工业自动化等多个领域。在这些高性能的应用领域中,电机的输出转矩响应需要迅速且准确,以确保整个系统具有更高的动态性能。而在永磁同步电机矢量控制策略中,电流环控制算法性能是整个控制系统性能的关键,直接影响输出转矩动态响应。因此,对永磁同步电机电流环控制性能的研究受到国内外学者的关注。本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,针对其控制系统电流环动态响应和控制精度问题进行研究,采用无差拍电流预测控制算法,并在此基础上进行改进,研究过程如下: 首先,简要概述了永磁同步电机的基本控制策略,以及电流环控制算法,并选择无差拍电流预测控制算法作为本文的研究方向。阐述了永磁同步电机的构造原理、数学模型以及其控制策略。 其次,对无差拍预测控制算法进行理论推导并基于MATLAB/Simulink仿真软件进行仿真,并通过仿真对比,分析无差拍电流预测控制的优势和不足之处。 接下来,针对无差拍电流预测控制的不足之处,提出了以下改进策略:针对逆变器非线性因素导致的电流环控制精度下降问题,提出基于电压幅值的补偿策略,对因逆变器非线性因素导致的电压畸变进行补偿,提高了电流环控制精度;针对无差拍电流预测控制算法对永磁同步电机参数过于敏感的问题,采用基于积分补偿的电流环控制策略,降低了因电机参数不准确导致轴电流实际值与指令值之间出现的静态偏差;针对无差拍电流预测控制系统延时问题,采用一种改进的电流环控制时序,有效减小控制系统延时,提高电流环动态响应速度。 最后,以TI公司的DSP芯片TMS320F28069M为控制核心,来搭建永磁同步电机实验平台,分别设计了瞬态工况实验方案和稳态工况实验方案进行实验,实验结果说明了无差拍电流预测控制算法以及上述三种改进策略的有效性。