容錯逆變器驅動永磁同步電機系統(tǒng)的模型預測控制研究.pdf

1、PMSM(永磁同步電機)具有功率密度大和效率高的優(yōu)點。因而在工業(yè)、交通、軍事和航空等重要領域得到了廣泛應用。而作為常用驅動部件的三相六開關 VSI(電壓源逆變器)是電機控制系統(tǒng)易出現故障的薄弱環(huán)節(jié)。如果VSI功率開關元件出現短路或斷路，造成電機某相繞組開路，電機缺相運行會使輸出轉矩出現較大的波動，產生較大的機械噪音，系統(tǒng)的整體性能大大降低，甚至不能工作。因此，針對VSI故障的電機驅動系統(tǒng)進行容錯控制具有重要意義。經過多年研究，不同的逆變

2、器容錯結構相繼被提出，本文采用將三相六開關逆變器切換為三相四開關逆變器的容錯結構。相比其它容錯結構，這種方案具有成本低、容錯后帶載能力強的優(yōu)點。
　　對于電機系統(tǒng)最為普遍的兩種控制方法為VC(矢量控制)和DTC(直接轉矩控制)。但是基于定子電流控制方式的VC，其固有電流內環(huán)的存在影響了系統(tǒng)響應速度；而 DTC系統(tǒng)雖然響應較快但存在轉矩脈動大的缺點。近些年在電機控制領域又出現了一種引起廣泛重視的控制方式—FCS-MPC(有限控制集模

3、型預測控制)。FCS-MPC具有較強約束處理能力，并能將存在的非線性因素都考慮進來。FCS-MPC比VC動態(tài)響應快，比DTC的轉矩波紋和定子電流THD(總諧波失真)值小。為此本文采用FCS-MPC策略來控制三相四開關容錯逆變器驅動的PMSM系統(tǒng)。
　　本文主要研究內容分為以下幾個方面：
　　(1)考慮到永磁磁鏈會隨著溫度等外界因素的影響而發(fā)生變化，而永磁磁鏈值是控制器所需的重要參數，因此本文設計MRAS(模型參考自適應)永磁

4、磁鏈觀測器，構建基于MRAS觀測器的三相四開關逆變器模型預測電流控制系統(tǒng)。
　　(2)為了進一步提高常規(guī)FCS-MPC方法的魯棒性，本文針對三相四開關逆變器驅動的PMSM系統(tǒng)，提出一種基于滑?？刂频腇CS-MPC策略。以此同時，為了使PMSM運行轉速快速、準確地跟隨參考轉速，設計可以無抖振并且單調收斂的滑模轉速調節(jié)器。
　　(3)設計PMSM系統(tǒng)ADRC(自抗擾控制)轉速調節(jié)器，相比常規(guī)采用 PI轉速調節(jié)器的FCS-MPC，