針對三電平逆變器驅(qū)動永磁同步電機（PMSM）系統(tǒng),提出基于復(fù)合控制的模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制策略（MPTC）。為減小轉(zhuǎn)矩和磁鏈脈動,提高系統(tǒng)的控制性能,給出系統(tǒng)的MPTC方法。為克服擾動負載轉(zhuǎn)矩的影響、增強系統(tǒng)的魯棒性,分別設(shè)計負載擾動擴展觀測器和基于冪函數(shù)的滑模轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器,在此基礎(chǔ)上構(gòu)造出復(fù)合控制器。通過對比基于PI轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的三電平逆變器驅(qū)動系統(tǒng)與基于復(fù)合控制的三電平逆變器驅(qū)動系統(tǒng),所提出的基于擾動負載觀測器與改進滑模趨近律的復(fù)合控制策略能使PMSM穩(wěn)定高效運行,并減小轉(zhuǎn)矩脈動和三相定子電阻電流的THD值。仿真結(jié)果驗證該方法控制的電機系統(tǒng)可穩(wěn)定運行,進而驗證該策略的正確性和有效性。 

【文章來源】：太陽能學報. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

基于PI的三電平系統(tǒng)和基于復(fù)合控制的三電平系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)一致時抗負載能力對比

為進行合理的對比，調(diào)節(jié)PI參數(shù)，使得基于PI的三電平系統(tǒng)和基于復(fù)合控制的三電平系統(tǒng)盡可能具有相同抗負載轉(zhuǎn)矩變化能力，此時PI參數(shù)取值為kp=2.485,ki=0.95。圖8給出了這2種系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)曲線對比。由圖8a可看出，基于復(fù)合控制的三電平系統(tǒng)與基于PI的三電平系統(tǒng)相比，在抗負載能力一致的情況下，前者轉(zhuǎn)速響應(yīng)時間為0.012 s，且前者轉(zhuǎn)速響應(yīng)平穩(wěn)、無超調(diào)；后者轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速響應(yīng)時間為0.014 s，且后者轉(zhuǎn)速有超調(diào)，因此前者的暫態(tài)特性比后者要好，由圖8b～圖8d可看出前者轉(zhuǎn)矩、q軸電流和a相電流脈動較小。綜合比較3.2.1節(jié)和3.2.2節(jié)可知，基于復(fù)合控制的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器能使系統(tǒng)可靠穩(wěn)定運行，在保證系統(tǒng)具有抗負載能力的同時能使系統(tǒng)兼有滿意的動態(tài)性能，且較強的魯棒性。

三電平逆變器驅(qū)動PMSM系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示，其逆變器的每相橋臂由2個鉗位二極管、4個功率開關(guān)管以及4個續(xù)流二極管構(gòu)成。a相電壓與a相橋臂功率開關(guān)管導通的關(guān)系可表達為（b相、c相與a相情況相同）：三電平逆變器的每相橋臂均可分別輸出-Vdc/2、0、Vdc/2（分別以“-”、“0”、“+”表示）3種不同的相電壓，而三相橋臂上12個功率開關(guān)管可組合出27種開關(guān)狀態(tài)，相應(yīng)地產(chǎn)生27個空間電壓矢量，這27個電壓矢量與a、b、c三相輸出電壓的關(guān)系如圖2所示，該電壓矢量定義為：

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于GFTSM的永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)單相電流傳感器模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制（英文）[J]. 滕青芳,靳宇星,李姝湲,朱建國,郭有光.  自動化學報. 2017(09)
[2]基于滑模模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)觀測器的永磁同步電機預(yù)測控制[J]. 林茂,李穎暉,吳辰,袁國強,李辰.  電工技術(shù)學報. 2017(06)
[3]應(yīng)用滑�？刂频乃拈_關(guān)逆變器PMSM系統(tǒng)FCS-MPC策略[J]. 李國飛,滕青芳,王傳魯,張雅琴.  浙江大學學報(工學版). 2017(03)
[4]三電平容錯拓撲分析及預(yù)測控制研究[J]. 林茂,李穎暉,李寧,吳辰,袁國強.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2017(01)
[5]結(jié)合開關(guān)表的三電平逆變器永磁同步電機模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制[J]. 夏長亮,張?zhí)煲?周湛清,張國政,史婷娜.  電工技術(shù)學報. 2016(20)
[6]三相四開關(guān)容錯逆變器的PMSM驅(qū)動系統(tǒng)FCS-MPC策略[J]. 滕青芳,李國飛,朱建國,郭有光.  電機與控制學報. 2016(10)
[7]T型三電平逆變器無差拍電流預(yù)測和中點平衡控制方法[J]. 郭利輝.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2016(18)
[8]三電平三相逆變器快速有限控制集模型預(yù)測控制方法[J]. 楊勇,樊明迪,謝門喜,汪義旺.  電機與控制學報. 2016(08)
[9]基于擴張狀態(tài)觀測器的無速度傳感器容錯逆變器驅(qū)動永磁同步電機系統(tǒng)自抗擾模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制[J]. 滕青芳,李國飛,朱建國,郭有光.  控制理論與應(yīng)用. 2016(05)
[10]永磁同步電機矢量控制雙滑模模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速辨識[J]. 王慶龍,張興,張崇巍.  中國電機工程學報. 2014(06)



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