永磁交流伺服系統(tǒng)電流預(yù)測控制及其電流靜差消除算法.pdf

1、在永磁交流伺服系統(tǒng)中，一般采用位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)的三環(huán)級聯(lián)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。最內(nèi)環(huán)電流環(huán)的性能直接決定了交流伺服系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，是提高交流伺服系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵。電流預(yù)測控制應(yīng)用電機(jī)和逆變器的數(shù)學(xué)模型預(yù)測下一時刻電機(jī)的電流響應(yīng)，從原理上提高了交流伺服系統(tǒng)電流環(huán)帶寬，提升了電流環(huán)的暫態(tài)響應(yīng)，是近年來研究的熱點(diǎn)。根據(jù)電壓矢量的作用方式不同可以分為不同種類電流預(yù)測控制，其各自的特點(diǎn)與優(yōu)勢適合應(yīng)用于不同工業(yè)場合之中。此外，由于電流預(yù)測

2、控制是基于模型的控制方法，控制器中模型的準(zhǔn)確性對其控制性能會產(chǎn)生很大的影響，模型參數(shù)不匹配將會引起電流動態(tài)響應(yīng)振蕩以及靜差的出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定余量下降、效率降低、無法工作在力矩伺服模式等問題，這也是電流預(yù)測控制應(yīng)用于實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)中主要難點(diǎn)所在。
　　本文首先對比研究直接預(yù)測控制(direct predictive control—DPC)和PWM預(yù)測控制(PWM predictive control—PPC)兩種電流預(yù)測控制算法。

3、根據(jù)其工作原理在Simulink中對二者進(jìn)行了仿真，重點(diǎn)研究了DPC的開關(guān)頻率和控制性能與控制頻率之間的關(guān)系，并分別在相同控制頻率和相同開關(guān)頻率下對DPC和PPC的控制性能進(jìn)行了對比，明確了二者各自的優(yōu)勢及適用場合。在此基礎(chǔ)上，對控制器模型存在參數(shù)誤差時二者的電流響應(yīng)進(jìn)行了仿真研究，得出PPC方案對模型參數(shù)誤差更為敏感的結(jié)論。
　　在定性仿真的基礎(chǔ)上，本文根據(jù)預(yù)測控制方程對PPC的穩(wěn)定性條件和模型參數(shù)敏感性進(jìn)行了定量分析，研究加入

4、魯棒性因子對系統(tǒng)穩(wěn)定性、動態(tài)響應(yīng)及電流靜差的影響。提出了一種電流靜差消除算法：通過在d軸電流控制中加入積分環(huán)節(jié)，同時，根據(jù)q軸電流誤差動態(tài)調(diào)整控制器磁鏈參數(shù)使之收斂于真值。因此，在不削弱PWM預(yù)測控制動態(tài)性能的前提下，解決了由控制器模型參數(shù)不匹配引起的電流靜差問題。
　　最后，在3.3kW永磁同步電機(jī)伺服平臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了DPC和PPC兩種預(yù)測控制算法，并對二者性能進(jìn)行了對比分析。針對PPC方案電流靜差消除算法進(jìn)行了測試