摘要：针对永磁同步电机有限集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)存在的权重因子难以确定,电磁转矩和磁链波动较大的问题,提出了一种价值函数级联的双矢量模型预测转矩控制策略。首先,根据基本电压矢量对电磁转矩的作用效果,将电压矢量分为两类,并设计了一种新的双矢量组合规则;其次,为了保证所选的双矢量组合在控制过程中能有效抑制转矩和磁链的波动,将其波动程度纳入到价值函数的寻优计算中,并通过构建级联结构消除转矩与磁链之间的权重因子;最后,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行仿真,仿真结果表明所提控制策略在无权重因子参与的情况下能有效降低电磁转矩和磁链的波动。

摘要：模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)基于定子磁链和定子电流预测值间接获取转矩预测值,会造成转矩预测误差,引起转矩纹波。且其价值函数中,转矩与磁链的量纲不同,需引入加权因子加以调整。该文引入定子磁链与定子电流矢量的矢积和标积,选择新的状态变量,导出新的感应电机多标量模型,并将其与模型预测转矩控制相结合,提出一种多标量模型预测转矩控制方法。运用该文所提方法直接预测转矩和无功转矩,能够简化算法,减小转矩预测误差,提高转矩响应速度,抑制转矩纹波。此外,该文定义一个统一加权因子的价值函数,构成价值函数的转矩与无功转矩的量纲相同,避免繁琐的加权因子选取设计。最后,通过实验验证所提方法的有效性和可行性。

摘要：占空比模型预测转矩控制通过优化有效电压矢量的占空比来减小转矩脉动,然而要得到最优有效电压矢量需要进行6次预测,计算量较大,而且第二个电压矢量只能是零矢量,导致转矩脉动仍较大。该文提出一种基于电压矢量快速筛选的永磁同步电机三矢量模型预测转矩控制策略,为了最大限度地降低控制复杂度并减小计算量,设计一种新型开关表,两个有效电压矢量将从开关表中选择,同时提出一种新的占空比计算方法,以期实现转矩与磁链的无差拍控制。实验结果表明,与占空比模型预测转矩控制相比,该文所提方法可以有效减小转矩脉动,实现稳态性能的改善。

摘要：此处提出一种基于自适应状态观测器的异步电机无速度传感器简化模型预测转矩控制(MPTC)方法,采用自适应状态观测器对电机的转子速度、定/转子磁链和电磁转矩进行精确估计,由于省去了脉宽调制(PWM)和速度传感器,因此具有成本低、可靠性高的优点。采用归一化设计方法简化代价函数构造过程,无需权重系数设计,降低了MPTC算法的复杂度。最后在两电平逆变器异步电机平台上进行实验验证,结果表明,基于自适应状态观测器的异步电机无速度传感器简化MPTC系统在较宽的速度范围内都具有良好的动静态性能。

摘要：针对三相异步电机驱动系统,提出一种基于高阶滑模速度控制器的模型预测转矩控制策略.为了降低负载扰动对系统运行性能的影响,设计一种基于二阶Super-Twisting滑模技术的速度环控制器,以代替传统PI速度控制器,并应用Lyapunov稳定性理论对其稳定性和鲁棒性进行分析,得到使速度控制系统收敛的参数范围.为了提升转矩控制精度,基于异步电机的数学模型,采用模型预测转矩控制理论,以转矩和定子磁链为控制目标设计评价函数,得到最优输出电压矢量驱动电机运行.仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提升系统对负载扰动的鲁棒性,并有效降低转矩波动,使电机具有良好的动态和静态运行性能.

摘要：针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)中成本函数权重系数难以设计和调节的问题,以降低逆变器开关频率的多目标控制问题为例,本文研究了基于排序法的模型预测转矩控制策略.本文通过优先级的设计解决了排序过程中最优电压矢量解不唯一的问题.考虑到控制目标重要性并不完全等同,提出了一种带有缩放因子的排序优化方法,利用缩放因子来调节控制目标的重要程度.不同于连续变化的权重系数,缩放因子的作用效果具有离散分段特性,因此其调整过程可得到有效简化.本文进一步提出了基于模糊排序法的模型预测转矩控制策略,实现了缩放因子的动态优化,从而更好地适应电机不断变化的运行状态.仿真结果表明,与固定权重系数的传统模型预测转矩控制相比,本文所提控制策略可降低系统的平均开关频率、转矩与磁链脉动,并可有效抑制动态条件下的转矩和磁链脉动.实时性实验结果表明,排序法不会严重降低模型预测转矩控制的实时性.

摘要：在永磁同步电机模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)中,由于目标函数控制变量的量纲不同,为了在代价函数中选取最优的权重系数,提出一种改进高斯变异鸽群算法(Gaussian mutation pigeon-inspired optimization algorithm,GPIO)实现权重系数自整定。首先,基于代价函数最小化原则设计PIO的目标函数,用电流id、iq脉动误差均方根评价权重系数。其次,在传统高斯变异算子的基础上引入自适应调整动态参数实现变异。仿真和实验结果表明,将改进后的算法应用于永磁同步电机模型预测转矩系统,能在较少的迭代次数内整定出最优的权重系数,极大地降低了转矩误差和电流谐波畸变率。

摘要：提出一种消除权重系数三矢量模型预测转矩控制策略。该策略在一个采样周期中作用三个电压矢量,通过两次电压矢量选择,得出两个有效电压矢量,第三个电压矢量为零矢量;根据转矩和磁链无差拍的控制方式计算出每个电压矢量的作用时间,同时提出一种无权重系数的价值函数,价值函数中只包含转矩一个变量。实验结果表明:所提出的控制策略减小了双矢量模型预测控制中转矩和磁链脉动,避免了传统价值函数中权重系数需要设计的问题,降低了价值函数计算的复杂度。

摘要：针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.

摘要：为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法。通过有限元分析获得FSPM电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模型。基于MPTC原理,利用补偿转矩模型、预测转矩模型和预测磁链模型共同设计价值函数,以获得最优开关状态。所提控制方法不但能实现定位力矩补偿和转矩脉动抑制,还具有较好的动态性能,并且适用于一般的永磁同步电机。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。