永磁同步电机双矢量模型预测电流控制MPCC

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导读：本期文章主要介绍永磁同步电机双矢量模型预测电流控制。在一个控制周期内用零矢量与有效电压矢量（占空比控制）和任意双矢量合成最优电压矢量，可有效改善单矢量发波时的缺陷。

一、引言

由于单矢量MPC的转矩纹波依然较大，而且开关频率在整个速度域范围内不固定，针对这一缺陷，引入双矢量MPC。

根据前面对单矢量MPCC的研究可知，单矢量MPCC在整个控制周期内只有一个基本电压矢量作用。因此转矩脉动比较大，系统的稳态性能较差，为了提高系统的稳定性能，可以在一个控制周期内使两个基本电压矢量作用，即双矢量模型预测转矩控制。目前双矢量MPCC主要有两种形式：一种是基于占空比控制的模型预测转矩控制；另一种是任意双矢量模型预测转矩控制。

二、MPCC控制系统介绍

图1 永磁同步电机双矢量模型预测电流控制MPCC系统框图

双矢量模型预测转矩控制的控制框图如图（1）所示。其基本原理为：1）与单矢量MPCC原理选择出最优电压矢量Uopt一样。值得注意的是，在此方法中第二段矢量固定为零矢量或者其它有效电压矢量，因此为确保一个控制周期内有两段电压矢量，Uopt只在有效电压矢量范围内进行筛选；2）根据选择的Uopt计算其优化作用时间，根据占空比计算公式求得该矢量的作用时间Topt；3）根据所选择的电压矢量以及优化作用时间确定逆变器的开关脉冲。

与传统MPCC相比，双矢量的模型预测转矩控制的电压矢量幅值能实现自我调节，因而控制更加精细，所以能实现比传统MPCC更好的控制性能。

三、MPCC控制系统实现

图2 占空比计算示意图

图3 占空比变化情况

四、MPCC仿真系统实现与波形分析

图4永磁同步电机双矢量模型预测电流控制MPCC系统仿真

图5 基于占空比的双矢量MPCC控制

图6 任意双矢量MPCC控制

基于占空比控制的模型预测转矩控制在一个控制周期内作用一个有效电压矢量和一个零电压矢量。任意双矢量模型预测转矩控制在一个控制周期内作用任意两个电压矢量。从本质上讲，基于占空比控制的模型预测转矩控制是一种特殊的任意双矢量模型预测转矩控制，只是其双矢量组合的方式受到了限制。这两种策略的控制性能在低速区间是基本一致的，在高速区间任意双矢量模型预测转矩控制具有更加优越的稳态性能。

来源：浅谈电机控制