吳景紅

(國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西 榆林 719315)

0 引 言

永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)有著功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電力機(jī)車(chē)、航空航天等領(lǐng)域[1]。這些領(lǐng)域?qū)τ赑MSM的控制精度有著更高要求[2]。為了提高PMSM的控制性能,一些學(xué)者提出更高性能的控制策略,其中最受關(guān)注的是有限集模型預(yù)測(cè)控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)。

FCS-MPC通過(guò)計(jì)算代價(jià)函數(shù)獲得最優(yōu)電壓矢量從而實(shí)現(xiàn)對(duì)PMSM的控制[3]。根據(jù)控制目標(biāo)的不同,代價(jià)函數(shù)中可以包含多種限制條件[4]。由于FCS-MPC方案存在依賴(lài)精確的PMSM數(shù)學(xué)模型、無(wú)法調(diào)整控制側(cè)重等問(wèn)題,導(dǎo)致電流和轉(zhuǎn)速脈動(dòng)較大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢、開(kāi)關(guān)次數(shù)高[5-7]。LIU等設(shè)計(jì)了比例積分形式的代價(jià)函數(shù)用于消除參數(shù)不匹配帶來(lái)的穩(wěn)態(tài)誤差,但是積分系數(shù)的設(shè)計(jì)需要大量試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)[8]。LI等對(duì)控制集中的電壓矢量進(jìn)行擴(kuò)張以提高控制精度,該策略并未降低FCS-MPC對(duì)參數(shù)依賴(lài),還帶來(lái)了計(jì)算量大的問(wèn)題[9]。

FCS-MPC方案的代價(jià)函數(shù)通常由參考電流和實(shí)際電流的偏差組成[10]。提升參考電流預(yù)測(cè)精度可以有效降低電流與轉(zhuǎn)速脈動(dòng)[11]。FCS-MPC方案對(duì)下一時(shí)刻所需要的參考電流進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí),通常僅考慮當(dāng)前時(shí)刻PMSM的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)?；疑A(yù)測(cè)(Grey Model,GM)可以利用系統(tǒng)歷史信息進(jìn)行建模,將控制系統(tǒng)中的灰色部分進(jìn)行白化[12-13]。孫波等將灰色預(yù)測(cè)運(yùn)用于軌道電路紅光帶現(xiàn)象的預(yù)測(cè),起到降低相對(duì)誤差、提高預(yù)測(cè)精度的作用[14]?；疑A(yù)測(cè)與控制對(duì)象的參數(shù)無(wú)關(guān),因此不會(huì)受到參數(shù)擾動(dòng)的影響[15]。文中建立灰色預(yù)測(cè)模型,針對(duì)因參數(shù)擾動(dòng)而產(chǎn)生的電流偏差進(jìn)行預(yù)測(cè),從而實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

代價(jià)函數(shù)中各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)的不同組合會(huì)影響系統(tǒng)的控制性能[16-18]。因此權(quán)重系數(shù)的確定對(duì)于控制效果的優(yōu)劣有著重要影響。傳統(tǒng)的FCS-MPC方案通過(guò)大量仿真與試驗(yàn)確定一組最優(yōu)的固定權(quán)重因子[19]。固定的權(quán)重因子無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)較好的動(dòng)態(tài)性能與穩(wěn)態(tài)性能[20]。若不能根據(jù)電機(jī)運(yùn)行工況及時(shí)調(diào)整權(quán)重系數(shù),還會(huì)導(dǎo)致逆變器開(kāi)關(guān)次數(shù)多的問(wèn)題。過(guò)高的開(kāi)關(guān)次數(shù)會(huì)導(dǎo)致逆變器發(fā)熱嚴(yán)重、引發(fā)電流諧振。一些學(xué)者設(shè)計(jì)新的權(quán)重系數(shù)調(diào)優(yōu)方案。LIU等提出一種通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)計(jì)算權(quán)重因子的方案,無(wú)需通過(guò)大量對(duì)比仿真即可尋找到最優(yōu)權(quán)重因子[21]。WANG等設(shè)計(jì)了一種粒子群尋優(yōu)算法以根據(jù)d軸和q軸電流穩(wěn)態(tài)誤差動(dòng)態(tài)調(diào)整代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)的控制策略[22]。這2種方案均存在計(jì)算量大的問(wèn)題,不利于算法的在線(xiàn)實(shí)施。文中針對(duì)FCS-MPC開(kāi)關(guān)次數(shù)多的問(wèn)題,提出將模糊算法應(yīng)用于動(dòng)態(tài)調(diào)整代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)的方案。

主要貢獻(xiàn)可總結(jié)如下：①針對(duì)FCS-MPC方案受參數(shù)擾動(dòng)影響較大的問(wèn)題,在其電流內(nèi)環(huán)中引入GM方案,通過(guò)分析系統(tǒng)歷史信息,獲得不受參數(shù)擾動(dòng)影響的參考電流;②設(shè)計(jì)可根據(jù)PMSM運(yùn)行工況動(dòng)態(tài)調(diào)整代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重的模糊控制器,形成動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù)以選出更符合期望的電壓矢量。

1 FCS-MPC控制方案

1.1 PMSM數(shù)學(xué)模型

PMSM是一個(gè)強(qiáng)耦合、多輸入的非線(xiàn)性系統(tǒng)。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上安裝方式的不同,三相永磁同步電機(jī)可分為表貼式永磁同步電機(jī)和內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。表貼式永磁同步電機(jī)多應(yīng)用于高功率密度場(chǎng)合,選取表貼式永磁同步電機(jī)作為研究對(duì)象,其d-q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型為

(1)

(2)

式中ud,uq分別為對(duì)應(yīng)的d軸、q軸電壓,V;ωe為電角速度,ωe=pωr,rad/s;ωr為轉(zhuǎn)子角速度,rad/s;p為轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù);ψd,ψq分別為d軸、q軸磁鏈,Wb,其中ψd=Ldid+ψf,ψq=Lqiq;ψf為永磁體磁鏈,Wb;id,iq分別為對(duì)應(yīng)的d軸、q軸電流,A;R為定子電阻,Ω。文中的研究對(duì)象為表貼式永磁同步電機(jī),因此有Ld=Lq=L,H。

運(yùn)用三相兩電平逆變器為PMSM供電,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。該逆變器共包含3個(gè)橋臂,分別代表ABC三相,每個(gè)橋臂上有2個(gè)開(kāi)關(guān),共有6個(gè)開(kāi)關(guān),分別定義為SAp、SBp、SCp、SAn、SBn和SCn。為避免短路,同一橋臂上的2個(gè)開(kāi)關(guān)不能同時(shí)導(dǎo)通。用數(shù)字“1”和“0”分別代表開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。這些開(kāi)關(guān)狀態(tài)組成8種可能的電壓矢量,其中包含6個(gè)非零電壓矢量與2個(gè)零電壓矢量。這些電壓矢量對(duì)應(yīng)的相電壓可以由式(3)計(jì)算得出

圖1 兩電平饋電的PMSMFig.1 Two level fed PMSM

uaO,i=SAp,iUdc;i=0,1,…,7
ubO,i=SBp,iUdc;i=0,1,…,7
ucO,i=SCp,iUdc;i=0,1,…,7

(3)

式中uaO,i,ubO,i,ucO,i分別為ABC三相的相電壓,V;Udc為直流母線(xiàn)電壓,V。當(dāng)?shù)趇個(gè)電壓矢量作用于逆變器時(shí),其輸出電壓Vi如下式

(4)

1.2 FCS-MPC方案

PAN等提出在速度環(huán)引入MPC控制器可以有效消除轉(zhuǎn)速超調(diào),研究重點(diǎn)集中在電流內(nèi)環(huán),因此不再詳細(xì)論述[23]。電流內(nèi)環(huán)MPC控制器根據(jù)PMSM數(shù)學(xué)模型和當(dāng)前時(shí)刻的系統(tǒng)狀態(tài)可預(yù)測(cè)出下一時(shí)刻的期望電流。對(duì)定子電流的求導(dǎo)采用歐拉近似法可得

(5)

式中T為采樣時(shí)間,s。預(yù)測(cè)定子電流表達(dá)式如下

=F(k)x(k)+G(k)u(k)+H(k)

(6)

利用上式可分別預(yù)測(cè)出8種電壓矢量在下一時(shí)刻可能產(chǎn)生的定子電流。電流控制的目標(biāo)是最小化參考電流與實(shí)際電流間的偏差。根據(jù)這一目標(biāo)可以構(gòu)建代價(jià)函數(shù)如下

(7)

n=|SAp(k)+SAp,i(k+1)|+|SBp(k)+

SBp,i(k+1)|+|SCp(k)+SCp,i(k+1)|

(8)

式中SAp(k),SAp,i(k+1)分別為當(dāng)前時(shí)刻和下一時(shí)刻逆變器A相上半橋臂開(kāi)關(guān)狀態(tài)。為了確保設(shè)備安全,設(shè)計(jì)非線(xiàn)性方程以限制定子電流幅值,如下式

(9)

現(xiàn)將FCS-MPC方案總結(jié)如下,該方案控制框如圖2所示。

圖2 FCS-MPC方案控制框Fig.2 Strategy control of FCS-MPC

方案1

離線(xiàn)階段：

2)設(shè)定模型參數(shù)：母線(xiàn)電壓Udc、極對(duì)數(shù)p、定子電阻R、d軸與q軸電感Ld,Lq。

在線(xiàn)階段：

2)根據(jù)式(5)～(7)計(jì)算出8個(gè)候選電壓的代價(jià)函數(shù)值;

3)選擇代價(jià)函數(shù)值最小的候選電壓矢量作為最優(yōu)電壓矢量;

4)將最優(yōu)電壓矢量對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸送給逆變器。

FCS-MPC方案的控制精度依賴(lài)PMSM數(shù)學(xué)模型的參數(shù)準(zhǔn)確性。但是在實(shí)際運(yùn)行中,這些參數(shù)容易受到溫度、工況的變化而產(chǎn)生改變,從而使得 FCS-MPC方案的控制效果變差。GM方案是根據(jù)系統(tǒng)的歷史信息進(jìn)行預(yù)測(cè)的,不受電機(jī)參數(shù)變化的影響。引入GM方案可有效降低電流脈動(dòng),減少參數(shù)變化對(duì)控制精度帶來(lái)的影響。

2 改進(jìn)控制方案

2.1 基于灰色預(yù)測(cè)的PMSM控制方案

GM將混亂、沒(méi)有規(guī)律的歷史信息通過(guò)累加、累減等手段生成有規(guī)律的數(shù)列,對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)并有針對(duì)性地對(duì)其補(bǔ)償。FCS-MPC方案確定最優(yōu)電壓矢量時(shí)僅考慮當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài),對(duì)電機(jī)參數(shù)準(zhǔn)確度要求較高,未對(duì)歷史信息進(jìn)行充分利用。GM通過(guò)在計(jì)算參考電流時(shí)引入歷史信息,減少對(duì)PMSM數(shù)學(xué)模型的依賴(lài),從而選擇出更準(zhǔn)確的最優(yōu)電壓矢量,避免MPC中因?yàn)閰?shù)擾動(dòng)帶來(lái)的誤差。

灰色預(yù)測(cè)模型的建立首先需要獲得一組歷史序列,如下式

(10)

式中n為所取歷史序列的長(zhǎng)度,上標(biāo)“(0)”代表未經(jīng)處理的歷史序列;ki為控制系統(tǒng)所處時(shí)刻。利用式(11)對(duì)該序列的元素進(jìn)行累加并組成見(jiàn)式(12)的新序列,可以消除數(shù)據(jù)的隨機(jī)性和波動(dòng)性。

(11)

(12)

式中 上標(biāo)“(1)”代表經(jīng)過(guò)累加的序列。

白化方程組如下式所示

(13)

式中a,b為待估參數(shù)。

通過(guò)最小二乘法可得待估參數(shù)a,b滿(mǎn)足

(14)

解微分方程可得

(15)

(16)

根據(jù)式(16)可以得出,GM方案輸出的q軸參考電流如下

(17)

灰色預(yù)測(cè)的引入可以有效提高PMSM抗干擾能力,減少電流脈動(dòng)。將代價(jià)函數(shù)中q軸參考電流改為灰色預(yù)測(cè)得到更精確的電流,代價(jià)函數(shù)可以改寫(xiě)為

(18)

基于灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償?shù)目刂品桨缚煽偨Y(jié)如下。

方案2

離線(xiàn)階段：

2)設(shè)定模型參數(shù)：母線(xiàn)電壓Udc、極對(duì)數(shù)p、定子電阻R、d軸與q軸電感Ld,Lq。

在線(xiàn)階段：

3)根據(jù)式(5),(6),(18)計(jì)算8個(gè)候選電壓的代價(jià)函數(shù)值;

4)選擇代價(jià)函數(shù)值最小的候選電壓矢量作為最優(yōu)電壓矢量;

5)將最優(yōu)電壓矢量對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸送給逆變器。

引入灰色預(yù)測(cè)方案對(duì)參考電流進(jìn)行補(bǔ)償可以有效減少參數(shù)擾動(dòng)引起的電流脈動(dòng)。雖然解決了方案1對(duì)參數(shù)依賴(lài)的問(wèn)題,但是代價(jià)函數(shù)中固定的權(quán)重系數(shù)依然無(wú)法應(yīng)對(duì)永磁同步電機(jī)復(fù)雜多變的工況,導(dǎo)致開(kāi)關(guān)次數(shù)上升。過(guò)高的開(kāi)關(guān)次數(shù)會(huì)導(dǎo)致逆變器發(fā)熱嚴(yán)重,降低電能利用效率。但是傳統(tǒng)方案存在無(wú)法根據(jù)電機(jī)工況動(dòng)態(tài)調(diào)整權(quán)重系數(shù)、權(quán)重系數(shù)的確定依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)等缺點(diǎn)。為了解決這些問(wèn)題,設(shè)計(jì)了模糊控制器以動(dòng)態(tài)調(diào)整代價(jià)函數(shù)中各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)。

2.2 基于模糊的動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù)

代價(jià)函數(shù)中每一項(xiàng)都有著不同的物理意義,對(duì)其分配不同的權(quán)重會(huì)影響最優(yōu)電壓矢量的選擇,從而影響系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)性能。權(quán)重系數(shù)的設(shè)置要求設(shè)計(jì)者在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上綜合考慮系統(tǒng)的整體性能。固定的權(quán)重因子無(wú)法應(yīng)對(duì)PMSM復(fù)雜多變的工況。為解決這一問(wèn)題,設(shè)計(jì)了可以根據(jù)PMSM當(dāng)前運(yùn)行工況動(dòng)態(tài)調(diào)整代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)的模糊控制器。

模糊控制器輸入變量為轉(zhuǎn)速偏差Δω及轉(zhuǎn)速偏差變化率Δδ,輸出變量為代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)Q1、Q2、Q3。轉(zhuǎn)速偏差范圍設(shè)為[-500,500],轉(zhuǎn)速偏差變化率范圍為[-5 000,5 000]。對(duì)輸入變量和輸出變量分別進(jìn)行分級(jí)離散化可得,輸入變量模糊集合為{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB},輸出變量模糊集合為{ZE,PS,PM,PB},模糊論域定義見(jiàn)表1。

表1 模糊論域Table 1 Fuzzy domains

可以將整體的調(diào)整策略總結(jié)如下：當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化率較大時(shí),適當(dāng)減小Q3,增大Q1,Q2;當(dāng)轉(zhuǎn)速波動(dòng)值較大時(shí),適當(dāng)減小Q3,增大Q1,Q2;當(dāng)轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化率均較小時(shí),適當(dāng)增大Q3,減小Q1,Q2。

根據(jù)上述調(diào)整策略設(shè)計(jì)的模糊推理規(guī)則詳見(jiàn)表2。獲取PMSM當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)速偏差和轉(zhuǎn)速偏差變化率后即可進(jìn)行權(quán)重系數(shù)的計(jì)算。根據(jù)模糊論域和模糊推理表即可設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的模糊控制器,實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)重系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整?？紤]到MPC會(huì)產(chǎn)生較大的計(jì)算量,研究選擇計(jì)算量較小的重心法解模糊來(lái)計(jì)算輸出量的精確值,其公式如下。

(19)

式中Qk為模糊控制器輸出的精確值,k=1,2,3;MΔωe,i為根據(jù)隸屬度函數(shù)計(jì)算出的Δω屬于該等級(jí)的概率,i=1,2;MΔδ1為根據(jù)隸屬度函數(shù)計(jì)算出的Δδ屬于該等級(jí)的概率,i=1,2;Fx為根據(jù)Δω和Δδ在表2中選出的權(quán)重系數(shù)可能的4個(gè)取值,x=a,b,c,d。

基于灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù)的PMSM控制框圖如圖3所示,該方案可以總結(jié)如下。

圖3 控制方案框Fig.3 Control strategy

方案3

離線(xiàn)階段：

2)設(shè)定模型參數(shù)：母線(xiàn)電壓Udc、極對(duì)數(shù)p、定子電阻R、d軸與q軸電感Ld,Lq。

在線(xiàn)階段：

3)根據(jù)模糊控制器計(jì)算并更新代價(jià)函數(shù)各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)Q1、Q2、Q3;

4)計(jì)算8個(gè)候選電壓的代價(jià)函數(shù)值;

5)選擇代價(jià)函數(shù)值最小的候選電壓矢量作為最優(yōu)電壓矢量;

6)將最優(yōu)電壓矢量對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸送給逆變器。

3 仿真與試驗(yàn)

3.1 仿真結(jié)果與分析

為驗(yàn)證所提方案的有效性,在Matlab中搭建仿真模型,電機(jī)仿真參數(shù)見(jiàn)表3。在初始時(shí)刻,電機(jī)由靜止空載啟動(dòng),設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速為500 r/min,電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后,在0.2 s突加2.4 N·m負(fù)載。3種方案的仿真結(jié)果如圖4～6所示,具體的數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表4。

表3 仿真參數(shù)Table 3 Simulation indicators

表4 仿真結(jié)果對(duì)比Table 4 Comparison of simulation results

圖4 3種方案轉(zhuǎn)速仿真結(jié)果Fig.4 Simulation results of speed with three strategies

圖5中展示的是3種方案的A相電流波形對(duì)比?？梢钥吹椒桨?中A相電流諧波含量少于方案1,方案3的A相電流諧波含量最少。方案3的電機(jī)啟動(dòng)電流也比前2種方案小,在 0.005 4 s達(dá)到穩(wěn)定。當(dāng)突加 2.4 N·m的負(fù)載轉(zhuǎn)矩后,三相電流能夠最快地恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 3種方案A相電流仿真結(jié)果Fig.5 Simulation results of A phase current with three strategies

圖6 3種方案q軸電流仿真結(jié)果 Fig.6 Simulation results of q axis current with three strategies

綜上所述,灰色預(yù)測(cè)補(bǔ)償方案可以有效降低q軸電流諧波含量,提高A相電流正弦度;引入模糊動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù)可以在較低開(kāi)關(guān)次數(shù)的狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)較好的電流與轉(zhuǎn)速控制效果。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證所提方案的有效性,搭建了基于TMS320F28335的硬件試驗(yàn)平臺(tái),如圖7所示。試驗(yàn)參數(shù)與表3保持一致。在硬件試驗(yàn)平臺(tái)上分別測(cè)試3種方案的空載啟動(dòng)和突加負(fù)載時(shí)的控制效果。

圖7 試驗(yàn)平臺(tái)Fig.7 Experimental platform

圖8為3種方案的轉(zhuǎn)速試驗(yàn)波形。從圖8可以看出,當(dāng)電機(jī)空載啟動(dòng)時(shí),3種方案均不會(huì)產(chǎn)生超調(diào)。表5為試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)值對(duì)比,通過(guò)對(duì)比可得,方案2和方案3的上升時(shí)間比方案1分別減少了16.7%和38.1%。當(dāng)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行后,利用磁粉制動(dòng)器突加2.4 N·m負(fù)載。可以看到3種方案均產(chǎn)生轉(zhuǎn)速波動(dòng)。相比于方案1,方案2和方案3的速度恢復(fù)時(shí)間分別縮短12.1%和48.5%。試驗(yàn)結(jié)果表明與傳統(tǒng)的FCS-MPC方案相比,文中所提的2種控制方案有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng),方案3在速度響應(yīng)時(shí)間和速度恢復(fù)時(shí)間方面明顯優(yōu)于方案1和方案2。

圖8 3種方案轉(zhuǎn)速試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Experimental results of speed with three strategies

圖9為3種方案q軸電流試驗(yàn)波形對(duì)比。從圖9可以看出,在突加負(fù)載后,3種控制方案的q軸電流都能很快地達(dá)到新的穩(wěn)定值。而文中所提方案2與方案3由于采用灰色預(yù)測(cè)減小了參數(shù)擾動(dòng)對(duì)控制效果的影響,所以電流波動(dòng)呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。具體的,取0.3～0.4 s的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算q軸電流波動(dòng)可得,方案3的q軸電流脈動(dòng)最小,相較于方案1和方案2分別減少了74.7%和17.6%。

圖9 3種方案q軸電流試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Experimental results of q axis current with three strategies

對(duì)比表5中開(kāi)關(guān)次數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得,方案3的開(kāi)關(guān)次數(shù)是3種方案中最少的,相較方案1減少了16.5%。這是由于模糊動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù)中對(duì)開(kāi)關(guān)項(xiàng)進(jìn)行了優(yōu)化。由上述控制效果的對(duì)比可以看出,方案3對(duì)開(kāi)關(guān)次數(shù)的優(yōu)化并未導(dǎo)致控制性能的降低。

進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),參數(shù)擾動(dòng)、電能質(zhì)量等因素不可避免地會(huì)增大諧波含量,這些諧波與所提方案無(wú)關(guān)。

4 結(jié) 論

1)提出的改進(jìn)FCS-MPC方案利用灰色預(yù)測(cè)算法可對(duì)系統(tǒng)中的歷史信息進(jìn)行充分利用的優(yōu)點(diǎn),提高了參考電流預(yù)測(cè)精度,降低了系統(tǒng)對(duì)參數(shù)的依賴(lài);引入基于模糊的動(dòng)態(tài)代價(jià)函數(shù),避免了復(fù)雜的參數(shù)調(diào)優(yōu)工作。

2)所提改進(jìn)方案可選出更符合期望的電壓矢量,從而降低電流脈動(dòng)。模糊控制器可根據(jù)PMSM當(dāng)前工況獲取對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù),實(shí)現(xiàn)控制性能和開(kāi)關(guān)次數(shù)間較好的平衡。

3)永磁同步電機(jī)運(yùn)行工況復(fù)雜多變,工況的變化不僅會(huì)影響控制側(cè)重,而且會(huì)帶來(lái)參數(shù)擾動(dòng)。所提控制方案可有效縮短系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間、降低逆變器開(kāi)關(guān)次數(shù)。