基于广义双矢量的异步电机模型预测转矩控制

myhomer

导读：针对异步电机单矢量模型预测转矩控制（MPTC）存在的转矩脉动较大和开关频率在整个速度域范围内不固定的问题，本期文章主要介绍一种基于广义双矢量的异步电机MPTC控制策略。

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控制策略将基本电压矢量组合扩展到广义双矢量，将基本电压矢量组合选取与作用时间计算分两次模型预测转矩控制处理，在每个控制周期先选择两个基本电压矢量，再计算其作用时间。仿真结果说明，与传统占空比模型预测控制相比，明显减少了转矩脉动。



图1 基于广义双矢量的异步电机模型预测转矩控制框图

由图1可以看出，MPTC 策略主要由有限控制集、电机预测模型、定子磁链观测器和价值函数组成。其中，有限控制集是包含所有的备选开关状态的集合，两电平逆变器的有限控制集包含8种开关状态。定子磁链观测器利用三相电流的采样值和电机模型计算出当前时刻的定子磁链矢量值和位置，进而提供给预测模型进行下一时刻定子磁链和转矩的预测。

一、广义双矢量模型预测转矩控制

1.1双模型预测



图2双模型预测示意图



1.2电压矢量选择



1.3作用时间选择



二、占空比计算
根据转矩无差拍控制原理来求得占空比。





三、仿真搭建


图4 基于广义双矢量的异步电机模型预测控制系统仿真



图6 基于占空比双矢量的异步电机模型预测控制系统仿真波形变化情况



图7基于广义双矢量的异步电机模型预测控制系统仿真波形变化情况
四、总结
本文通过对模型预测转矩控制的改进，在基本电压矢量组合的选取和作用时间的确定上进行优化。将基本电压矢量组合与作用时间分两次处理，进行两次模型预测转矩控制。每个控制周期先选择两个基本电压矢量的组合，再计算每个电压矢量的作用时间，通过每个控制周期转矩和磁链的增量，在保持快速动态响应性能下，提高了稳态响应性能，减小了转矩脉动。