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中国电机工程学报 2022年第18期42卷 6846-6855页

作者：潘斌周扬忠钟天云福建省新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学) 福建省福州市350116

现有的六相串联三相双永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)系统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)存在计算负担重、零序电流抑制效果不佳等问题,针对这些问题,该文提出一种结合预测开关表的... 详细信息

现有的六相串联三相双永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)系统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)存在计算负担重、零序电流抑制效果不佳等问题,针对这些问题,该文提出一种结合预测开关表的模型预测转矩控制。为提升核心处理器的计算效率,基于直接转矩控制基本原理,构建一种预测开关表,仅预选部分基本电压矢量参与对2台PMSM的控制,减少了备选电压矢量。为有效抑制零序电流,提出一种零序电流抑制策略,全部预选的基本电压矢量被合成为零序电压等于给定的虚拟电压矢量,使得最终通过预测算法得到的最优虚拟电压矢量能够满足系统对零序电流的控制需求。实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

关键词：多电机串联系统模型预测转矩控制直接转矩控制预测开关表零序电流虚拟电压矢量

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结合开关表的三电平逆变器永磁同步电机模型预测转矩控制

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电工技术学报 2016年第20期31卷 83-92,110页

作者：夏长亮张天一周湛清张国政史婷娜天津大学电气与自动化工程学院天津300072 天津市电机系统先进设计与智能控制技术工程中心天津300387

提出了一种应用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器馈电的永磁同步电机(PMSM)调速系统的改进模型预测转矩控制(MPTC)策略。该策略将评价函数中磁链和电磁转矩控制部分等效为空间矢量图中参考电压与基本电压矢量差的模,然后合理划分区域,建... 详细信息

提出了一种应用于中点钳位型(NPC)三电平逆变器馈电的永磁同步电机(PMSM)调速系统的改进模型预测转矩控制(MPTC)策略。该策略将评价函数中磁链和电磁转矩控制部分等效为空间矢量图中参考电压与基本电压矢量差的模,然后合理划分区域,建立能够选择出使上述模最小的电压矢量的预测开关表。并将这个电压矢量作为第二步预测的输出,从而以一次查表代替传统MPTC第二步预测中多次模型预测计算。实验结果证明,改进策略可以很好地实现对磁链、电磁转矩和中点电位的控制的同时,解决了传统两步预测MPTC计算量大的问题。

关键词：中点钳位型三电平逆变器永磁同步电机模型预测转矩控制预测开关表

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六相串联三相双PMSM驱动系统模型预测直接转矩控制

六相串联三相双PMSM驱动系统模型预测直接转矩控制

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作者：潘斌福州大学

学位级别：硕士

六相串联三相双永磁同步电机(PMSM)驱动系统利用六相PMSM的冗余自由度,通过两台PMSM之间特定的绕组连接方式,实现了一台逆变器独立解耦控制两台PMSM,降低了驱动系统的成本和体积,并天然具有优秀的再生制动能力,在对驱动系统成本、体积... 详细信息

六相串联三相双永磁同步电机(PMSM)驱动系统利用六相PMSM的冗余自由度,通过两台PMSM之间特定的绕组连接方式,实现了一台逆变器独立解耦控制两台PMSM,降低了驱动系统的成本和体积,并天然具有优秀的再生制动能力,在对驱动系统成本、体积和功率密度要求极高的领域有较大的应用优势。另外系统还存在一个冗余自由度,必要时可以用以实现容错控制,可靠性强。采用直接转矩控制(DTC)的六相串联三相双PMSM驱动系统有着动态响应快的优点,但离线构建的最优开关表难以保证系统的稳态特性,且系统需要在不同的平面上同时控制两台PMSM,最优开关表构建困难。而模型预测直接转矩控制(MPDTC)在保留直接转矩控制快速动态响应优点的同时,仅需简单地将两台PMSM的转矩和定子磁链幅值引入到成本函数中,即可实现对系统的控制。并且,其具体评估备选电压矢量的作用,有利于提升系统的稳态特性。但是,已有的模型预测直接转矩控制存在零序电流抑制效果不佳、计算负担重、权重系数整定繁琐、未考虑系统共模电压干扰等问题。本文针对这些问题展开研究。针对零序电流抑制效果不佳、计算负担重的问题,提出了一种结合预测开关表的模型预测直接转矩控制。基于直接转矩控制基本原理,构建了广义的开关表—预测开关表,在每个周期仅预选5或7或9个基本电压矢量来控制系统。将预选的基本电压矢量合成为零序电压等于给定值的虚拟电压矢量,以实现零序电流全周期闭环控制。仿真及实验结果表明,所提控制策略在两台PMSM稳态特性、零序电流抑制效果和计算效率上均有所改善。更进一步,针对权重系数整定繁琐的问题,提出了一种无权重系数的模型预测直接转矩控制。为消除权重系数,使用基于两台PMSM电压矢量误差的成本函数,并推导了一种考虑控制延时的期望电压矢量计算方法以配合成本函数的使用。引入了与结合预测开关表的模型预测直接转矩控制相同的零序电流抑制策略。基于几何法,仅预选9～11个虚拟电压矢量代入到成本函数中。仿真及实验结果表明,所提控制策略在消除权重系数的同时,两台PMSM稳态特性、零序电流抑制效果和计算效率均有所改善。考虑共模电压对系统的干扰,提出了一种共模电压抑制的模型预测直接转矩控制。分析并推导了系统共模电压的表达式,得到了20个共模电压为0的基本电压矢量,并将这些矢量合成出13个共模电压和零序电压均为0的虚拟电压矢量来控制系统。为抑制因系统非线性因素导致的零序电流,引入零序电流PI调节器调整用以合成虚拟电压矢量的两个基本电压矢量的占空比。仿真及实验结果表明,所提控制策略有效抑制了系统的共模电压和零序电流。

关键词：多电机串联系统模型预测直接转矩控制预测开关表权重系数共模电压

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