永磁同步电动机减小电流静差的低复杂度三矢量模型预测电流控制

发布时间：2020-04-29 13:34

【摘要】：永磁同步电动机具有功率密度高、损耗低、转矩惯性比大等优点,因此在航空航天、工业制造等领域获得广泛应用。模型预测电流控制具有动态响应快、简单易实现、无需权重系数调节等优点,已应用于永磁同步电动机上。三矢量模型预测电流控制是模型预测电流控制的一种改进策略,三矢量模型预测电流控制策略在每个采样周期需要对六组电压矢量进行寻优,以找出最优的一组电压矢量组合,这一过程导致计算量较大。同时三矢量模型预测电流控制策略是一种基于模型的控制策略,当电机参数不匹配时会产生电流静差,针对三矢量模型预测电流控制策略计算量大以及电机参数不匹配引起的电流静差问题,本文以永磁同步电动机为控制对象,研究了一种减小电流静差的低复杂度三矢量模型预测电流控制策略。首先对三矢量模型预测电流控制策略中最优电压矢量组合的寻优过程进行简化,以减小三矢量模型预测电流控制的计算量,并引入龙贝格观测器,用来观测电机参数不匹配引起的扰动和不确定扰动量并进行补偿,以减小电机参数不匹配引起的电流静差。本文利用MATLAB仿真软件建立了减小电流静差的低复杂度三矢量模型预测电流控制策略的仿真模型,并且进行了仿真研究,同时在两电平电压源型逆变器驱动的永磁同步电动机控制系统上进行了实验研究。仿真和实验结果表明,与三矢量模型预测电流控制策略相比,低复杂度三矢量模型预测电流控制策略可以减小计算量,与低复杂度三矢量模型预测电流控制策略相比,减小电流静差的低复杂度三矢量模型预测电流控制策略明显减小了电机参数不匹配引起的电流静差,降低了对电动机参数的依赖性。
【图文】：

图 4-2 实验平台Fig. 4-2 Experiment platform变频器单元主要包括主电路、保护电路、驱动电路和传感器及调理电路。保护电路对过压、过流以及过热信号进行处理，当出现过压、过流及过热时，保护电路将封锁PWM 输出信号。传感器及调理电路主要将电压、电流分别由电压传感器、电流传感器检测，并且通过调理电路转换成 DSP可处理的电压信号。主电路如图 4-3所示，主电路整体为交流-直流-交流结构，整流部分由三相二极管不控整流电路组成，逆变部分由三相电压型桥式逆变电路组成。直流母线上并联了两组 4个滤波电容 C1~C4，用于抑制电压纹波。与滤波电容并联的电阻 R1~R4 起着给滤波电容均压的作用。在接通主电源后，由于主电路上的滤波电容开始充电，因此会产生较大的冲击电流，故需要在滤波电容前端加入限流电阻 R1。在经过初始的浪涌冲击后，为了避免 R1 上存在电压从而产生的损耗问题，故在电路进入正常运行状态后，使得继电器 K1吸合将限流电阻 R1 短接。H1~H3 是电流传感器，用来检测两相电流和直流母线电流值H4 是电压传感器，用来检测直流母线电压等。本文实验系统的控制对象为 2.4kW 的表贴式 PMSM，并且采用伺服驱动器驱动负载电机作为加载系统，以完成带载测试。

图 4-3 主电路拓扑Fig.4-3 Topology of main circuit4.2 减小电流静差的低复杂度三矢量模型预测电流控制软件设计4.2.1 软件开发环境及软件架构本课题将 PE-View9 作为 DSP TMS320C6713 的开发软件。PE-View9 是一个 DSP 集成开发环境，包括语言编辑（Edit）、编译（Compile）、下载（Download）、监视面板（Inspector）以及波形显示（WAVE）等，如图 4-4 所示。监视面板主要用于显示调速系统实时参数值、在线修改可调参数以及给定电机起动或停止指令，波形显示功能可以实时显示重要的控制指标波形图。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341

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本文编号：2644631