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基于新型虚拟矢量调制方法的IPMSM模型预测电流控制方法

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admin 发表于 2024-12-14 11:38 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于新型虚拟矢量调制方法的IPMSM模型预测电流控制方法
摘要:模型预测控制方法已经被广泛应用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的控制之中,传统模型预测控制方法由于候选电压矢量数量有限,在电机运行过程中会产生较大的电流和转矩谐波.为了增加候选电压矢量数量,提出了构建虚拟电压矢量的方法.但是在应用虚拟矢量调制方法时,系统计算的负担会随虚拟矢量数量的增加而增加,因此控制效果会受到系统计算能力的限制.针对此问题,该文提出了一种新型的虚拟电压矢量调制方法,首先将电压扇区进行细分来增加虚拟电压矢量的数量,然后通过对指令电压矢量坐标进行标幺化处理的方法求得其角度,最后从基础和虚拟电压矢量之中由角度搜索选出最优电压矢量.在该方法中,系统的计算量大小与虚拟电压矢量的数量无关,因此可以在不增加系统计算负担的情况下提升系统的控制性能.实验结果表明,与虚拟矢量数量受到限制的虚拟矢量预测控制方法相比,该方法有效减少了三相电流谐波含量,并且减少了控制算法的执行时间.

Abstract:Themodelpredictivecontrolmethodhasbeenwidelyappliedtocontrolinternalpermanentmagnetsynchronousmotors(IPMSM).Conventionalmodelpredictivecontrolmethodsonlyselectvoltagevectorsfromthebasicvoltagevector,resultinginarestrictednumberofcandidatevoltagevectors,whichcangeneratelargecurrentandtorqueharmonicsduringmotoroperation.Toincreasethenumberofcandidatevoltagevectors,somestudieshaveproposedmethodsforconstructingvirtualvoltagevectors.However,thecomputationalburdenofthesystemwillincreasewiththeincreaseinthevirtualvectorsnumber,posingconstraintsoncontrolperformance.Therefore,thispaperproposesanovelvirtualvoltagevectormodulationmethod,whichreducesthesystemcomputationalburdenbycalculatingtheangleofthevoltagevector.Thespecificstepsoftheproposedmethodareasfollows.First,coordinatetransformationisperformedonthecommandvoltagevector,andthecommandvoltagevectorisnormalizedbyincorporatingthemagnitudeoftheDCbusvoltage.Then,thesectorinwhichthecommandvoltagevectorislocatedisdeterminedbythecoordinatevalues.Thecompositerelationshipbetweenthecommandvoltagevectorandtheadjacenttwobasicvoltagevectorsisobtained.Accordingly,theangleofthecommandvoltagevectorinthesectorisobtained,andthevoltagevectorprocessingisequivalenttothefirstvoltagesector.Subsequently,eachvoltagesectorisevenlydividedintoNpartstoconstructvirtualvoltagevectors,andthevirtualvoltagevectorsinthefirstvoltagesectorarenumbered.Thevirtualvoltagevectorwiththeclosestangletothecommandvoltagevectorisselectedthroughtheroundingfunction.Finally,theoptimaldutycycleisobtainedthroughthecostfunction.Theopeningtimeofeachphaseofthethree-phaseswitchiscalculatedbasedontheobtainedoptimalvoltagevectornumberanddutycycle.ExperimentsonanIPMSMareconductedwitharatedpowerof1.5kWtoverifytheproposedmethod.Theexperimentalresultsshowthatundersteady-stateconditions,comparedtothepredictivecontrolmethodusingalimitednumberofvoltagevectors,thismethodreducestheharmoniccontentofthethree-phasecurrentbyupto3.4%.Moreover,whenthenumberofsectorpartitionsNislargeenough,theproposedmethodapproachesthecurrentcontrolperformanceofthedeadbeatpredictivecurrentcontrolusingSVPWMmodulationatdifferentspeeds.Indynamicsituations,theproposedmethoddemonstratesfasterdynamicresponseandsmallercurrentharmonicsduringsuddenchangesintorqueandspeed.Inaddition,asthetraversaloptimizationprocessisomitted,theproposedmethodeffectivelyreducesthesystemexecutiontime,andtheexecutiontimeofthesystemisthesamefordifferentNvalues.Inconclusion,theproposedmethodsimplifiesthemodulationprocessofthemodelpredictivecontrolmethodandavoidscomplexcalculationscausedbytraversaloptimization,enablinganunrestrictedincreaseinvirtualvoltagevectors.

作者:汪逸哲  黄晟  廖武  张冀  黄守道Author:WangYizhe  HuangSheng  LiaoWu  ZhangJi  HuangShoudao
作者单位:湖南大学电气与信息工程学院长沙410082
刊名:电工技术学报
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(8)
分类号:TM351
关键词:永磁同步电机  模型预测电流控制  虚拟电压矢量  占空比调制  
Keywords:Permanentmagnetsynchronousmotor  modelpredictivecurrentcontrol  virtualvoltagevector  dutycyclemodulation  
机标分类号:TM351TM464TM744
在线出版日期:2024年4月29日
基金项目:国家自然科学基金基于新型虚拟矢量调制方法的IPMSM模型预测电流控制方法[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(8)汪逸哲  黄晟  廖武  张冀  黄守道模型预测控制方法已经被广泛应用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的控制之中,传统模型预测控制方法由于候选电压矢量数量有限,在电机运行过程中会产生较大的电流和转矩谐波.为了增加候选电压矢量数量,提出了构建虚拟电压矢...参考文献和引证文献
参考文献
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2024-12-14 11:38 上传
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