基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

发布时间：2022-01-04 03:57

　　针对三电平逆变器驱动永磁同步电机（PMSM）系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略（MPTC）。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

基于PI的三电平系统和基于复合控制的三电平系统暂态响应一致时抗负载能力对比

为进行合理的对比，调节PI参数，使得基于PI的三电平系统和基于复合控制的三电平系统尽可能具有相同抗负载转矩变化能力，此时PI参数取值为kp=2.485,ki=0.95。图8给出了这2种系统的动态响应曲线对比。由图8a可看出，基于复合控制的三电平系统与基于PI的三电平系统相比，在抗负载能力一致的情况下，前者转速响应时间为0.012 s，且前者转速响应平稳、无超调；后者转速转速响应时间为0.014 s，且后者转速有超调，因此前者的暂态特性比后者要好，由图8b～图8d可看出前者转矩、q轴电流和a相电流脉动较小。综合比较3.2.1节和3.2.2节可知，基于复合控制的转速调节器能使系统可靠稳定运行，在保证系统具有抗负载能力的同时能使系统兼有满意的动态性能，且较强的鲁棒性。

三电平逆变器驱动PMSM系统拓扑结构如图1所示，其逆变器的每相桥臂由2个钳位二极管、4个功率开关管以及4个续流二极管构成。a相电压与a相桥臂功率开关管导通的关系可表达为（b相、c相与a相情况相同）：三电平逆变器的每相桥臂均可分别输出-Vdc/2、0、Vdc/2（分别以“-”、“0”、“+”表示）3种不同的相电压，而三相桥臂上12个功率开关管可组合出27种开关状态，相应地产生27个空间电压矢量，这27个电压矢量与a、b、c三相输出电压的关系如图2所示，该电压矢量定义为：

【参考文献】：
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本文编号：3567610