永磁同步电机直接转矩控制与模型预测转矩控制比较研究 被引量：8

1

作者 李耀华 刘子焜 +3 位作者 刘东梅 陈桂鑫 王孝宇 任超 《电机与控制应用》 2021年第7期18-25,共8页

对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统和基于定子磁链坐标系的模型预测转矩控制(MPTC)系统的控制性能、平均开关频率、参数鲁棒性等进行比较。DTC系统结构简单,平均开关频率较低,但磁链和转矩脉动大于MPTC。MPTC性能较好,但计算复... 对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统和基于定子磁链坐标系的模型预测转矩控制(MPTC)系统的控制性能、平均开关频率、参数鲁棒性等进行比较。DTC系统结构简单,平均开关频率较低,但磁链和转矩脉动大于MPTC。MPTC性能较好,但计算复杂,实时性较差。同时,两者均存在参数失配鲁棒性较差和开关频率不恒定的共性问题。针对开关频率不恒定的问题,提出一种开关频率固定的PMSM MPTC方法,可将每个采样周期开关切换次数固定为2次。仿真结果表明:该方法可使开关频率固定为采样频率的1/3,且将备选开关状态减少为3个。 展开更多

关键词 永磁同步电机 直接转矩控制 模型预测转矩控制 开关频率

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永磁同步电机级联模型预测转矩控制优化 被引量：3

2

作者 李耀华 秦辉 +4 位作者 苏锦仕 王孝宇 陈桂鑫 刘子焜 刘东梅 《电机与控制应用》 2023年第4期16-25,共10页

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)权重系数设计和调节的问题,将权重系数连接的多目标成本函数并联形式转换为单目标成本函数的级联形式,从而消除权重系数。建立基于级联法的表面式PMSM MPTC,研究级联顺序及输出电压矢量个... 针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)权重系数设计和调节的问题,将权重系数连接的多目标成本函数并联形式转换为单目标成本函数的级联形式,从而消除权重系数。建立基于级联法的表面式PMSM MPTC,研究级联顺序及输出电压矢量个数对系统控制性能和计算量的影响。提出简化排序比较计算量的方法和采用模糊控制器动态调节输出电压矢量个数的优化策略。仿真结果表明:基于级联法的表面式PMSM MPTC可行,无需权重系数设计和调节。当第一级输出6个电压矢量时,采用简化算法的第一级排序比较次数和运行耗时分别减小71.43%和71.67%,整体运行耗时减少2.28%。与传统级联法相比,模糊动态级联MPTC可动态调节不同控制目标的重要性,减小转矩和磁链脉动,抑制动态磁链脉动,优化控制性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测转矩控制 级联法 模糊控制

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永磁同步电机多步模型预测电流控制成本函数优化计算研究 被引量：2

3

作者 李耀华 王孝宇 +5 位作者 张勇 陈桂鑫 刘子焜 刘东梅 任超 吴庭旭 《电机与控制应用》 2023年第5期17-25,共9页

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)多步模型预测电流控制过程中运算量大的问题,提出一种成本函数优化计算的多步模型预测控制。成本函数优化计算采用事件触发机制,通过设置成本函数阈值动态精简多步预测的运算量。仿真结果表明:成本函数优... 针对表贴式永磁同步电机(PMSM)多步模型预测电流控制过程中运算量大的问题,提出一种成本函数优化计算的多步模型预测控制。成本函数优化计算采用事件触发机制,通过设置成本函数阈值动态精简多步预测的运算量。仿真结果表明:成本函数优化计算的多步模型预测电流控制性能良好,与传统方法完全等价,控制效果相当。基于STM32H743单片机平台,优化方法和传统方法单控制周期执行时间。试验结果表明:对于多步预测,优化算法可减少单控制周期执行时间,两步预测减小至77.71%,三步预测减小至53.95%,四步预测减小至39.76%,五步预测减少至33.48%,在控制性能与传统方法相当的条件下,提高系统实时性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 有限控制集 多步预测 成本函数优化计算 事件触发

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表贴式永磁同步电机多步模型预测电流控制简化策略 被引量：2

4

作者 李耀华 王孝宇 +3 位作者 刘子焜 陈桂鑫 刘东梅 任超 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期85-95,共11页

针对表贴式永磁同步电机多步模型预测电流控制过程中运算量大的问题,提出两种多步预测控制简化策略。建立表贴式永磁同步电机传统多步模型预测电流控制(C-MPCC)模型,基于电压矢量选择规律,提出一种简化策略(S-MPCC)。以n步预测(n≥2)为... 针对表贴式永磁同步电机多步模型预测电流控制过程中运算量大的问题,提出两种多步预测控制简化策略。建立表贴式永磁同步电机传统多步模型预测电流控制(C-MPCC)模型,基于电压矢量选择规律,提出一种简化策略(S-MPCC)。以n步预测(n≥2)为例,C-MPCC需进行(7^((n+1))-7)/6次电流预测计算和(7^(n)-1)次数据比较运算,而S-MPCC仅需(2 n-1)×7次电流预测计算和(25 n-26)次数据比较运算,减小运算量。基于S-MPCC,进一步提出增加判断环节的简化策略(S-MPCC-II)。仿真结果表明,简化策略S-MPCC和S-MPCC-II控制下,电机系统运行良好,运行效果与C-MPCC基本相当。采用STM32H743单片机平台进行3种策略的单控制周期执行时间实验验证。实验结果表明,S-MPCC的预测次数和成本函数寻优过程中的数据比较次数仅为C-MPCC的0.32%和0.59%,单控制周期执行时间减小至0.30%。S-MPCC-II控制策略可在保持与S-MPCC相同控制效果的条件下,进一步减小运算量,提高系统实时性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 电机控制 有限控制集 模型预测电流控制 多步预测控制 简化

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基于排序法的表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制 被引量：5

5

作者 李耀华 秦辉 +5 位作者 苏锦仕 王孝宇 刘子焜 陈桂鑫 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2021年第11期6-13,共8页

为避免传统成本函数中权重系数的设计和调节,采用排序法实现表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC),将不同量纲的控制变量转化为无量纲的排序得分,从而消除权重系数,并设计优先级解决排序法中的最优电压矢量不唯一的问题,分... 为避免传统成本函数中权重系数的设计和调节,采用排序法实现表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC),将不同量纲的控制变量转化为无量纲的排序得分,从而消除权重系数,并设计优先级解决排序法中的最优电压矢量不唯一的问题,分析了不同优先级方案对系统控制性能的影响。仿真验证基于排序法SPMSM MPTC的可行性。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 模型预测转矩控制 平均开关频率 排序法

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表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制系统预测模型研究 被引量：4

6

作者 李耀华 陈桂鑫 +3 位作者 王孝宇 刘子焜 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2022年第1期16-21,共6页

不同的磁链和转矩预测模型使得表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)系统的性能有所差异。因此建立了基于转子磁链坐标系、定子磁链坐标系和静止坐标系的SPMSM MPTC系统,并进行仿真验证和对比分析。仿真结果为SPMSM MPTC的... 不同的磁链和转矩预测模型使得表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)系统的性能有所差异。因此建立了基于转子磁链坐标系、定子磁链坐标系和静止坐标系的SPMSM MPTC系统,并进行仿真验证和对比分析。仿真结果为SPMSM MPTC的预测模型的选择提供参考。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 模型预测转矩控制 转矩脉动 开关频率

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永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略 被引量：1

7

作者 李耀华 刘子焜 +3 位作者 王孝宇 陈桂鑫 任超 刘东梅 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1793-1805,共13页

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算负担较大.当转矩误差较小时,零电压矢量利用率较高,则可当转矩误差位于阈值范围,电机系统直接输出零电压矢量,否则,依然遍历7个电压矢量,并给出阈值... 传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算负担较大.当转矩误差较小时,零电压矢量利用率较高,则可当转矩误差位于阈值范围,电机系统直接输出零电压矢量,否则,依然遍历7个电压矢量,并给出阈值确定方法.基于上述策略,本文增加了6个定子磁链扇区位置约束,将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个,并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束,进一步减小备选电压矢量.仿真结果表明,提出的3种简化策略控制下,永磁同步电机系统运行正常,控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%,平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%. 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测转矩控制 约束条件 计算负担

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基于占空比调制的感应电机直接转矩控制与模型预测转矩控制研究 被引量：4

8

作者 李耀华 陈桂鑫 +3 位作者 王孝宇 刘子焜 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2021年第12期7-13,共7页

建立了感应电机直接转矩控制(DTC)系统、模型预测转矩控制(MPTC)系统、基于占空比调制的DTC和MPTC系统仿真模型,并对四种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:控制性能上,基于占空比调制的MPTC>MPTC>基于占空比调制的DTC>DTC... 建立了感应电机直接转矩控制(DTC)系统、模型预测转矩控制(MPTC)系统、基于占空比调制的DTC和MPTC系统仿真模型,并对四种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:控制性能上,基于占空比调制的MPTC>MPTC>基于占空比调制的DTC>DTC。通过转矩无差拍控制对电压矢量占空比优化调制,可有效减小转矩脉动,提高控制性能。 展开更多

关键词 感应电机 直接转矩控制 模型预测转矩控制 转矩无差拍控制 占空比调制

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永磁同步电机多步模型预测电流控制球形编码研究

9

作者 李耀华 王孝宇 +3 位作者 陈桂鑫 刘子焜 刘东梅 任超 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1683-1695,共13页

传统多步模型预测电流控制遍历所有开关序列,并寻求成本函数最小,使得运算量较大.球形编码算法将成本函数转换为开关序列对应的矩阵二范数平方,并采用事件触发机制动态精简计算量.仿真结果表明:基于球形编码的多步模型预测电流控制性能... 传统多步模型预测电流控制遍历所有开关序列,并寻求成本函数最小,使得运算量较大.球形编码算法将成本函数转换为开关序列对应的矩阵二范数平方,并采用事件触发机制动态精简计算量.仿真结果表明:基于球形编码的多步模型预测电流控制性能良好,与传统方法完全等价,控制效果相当.基于STM32H743单片机平台,球形编码和传统方法单控制周期执行时间实验结果表明:对于多步预测,球形编码算法可减少单控制周期执行时间,2步预测减小至96.78%,3步预测减小至87.99%,4步预测减小至73.41%,5步预测减少至63.63%,在控制性能与传统方法相当的条件下,提高系统实时性能. 展开更多

关键词 永磁同步电机 有限控制集 多步预测 球形编码 事件触发

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基于CNN的MPTC与DTC自适应切换的表贴式永磁同步电机控制策略 被引量：2

10

作者 李耀华 刘东梅 +3 位作者 赵承辉 刘子焜 王孝宇 陈桂鑫 《电机与控制应用》 2022年第5期8-13,共6页

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)计算复杂的问题,训练卷积神经网络(CNN)以替代MPTC实现电压矢量的选择。仿真结果表明基于CNN的MPTC稳态性能与传统MPTC基本相当,但由于稳态和动态数据不平衡,使得基于CNN的MPTC动态... 针对表贴式永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)计算复杂的问题,训练卷积神经网络(CNN)以替代MPTC实现电压矢量的选择。仿真结果表明基于CNN的MPTC稳态性能与传统MPTC基本相当,但由于稳态和动态数据不平衡,使得基于CNN的MPTC动态下磁链脉动较大。因此,提出根据系统状态将基于CNN的MPTC与直接转矩控制(DTC)自适应切换使用的策略。仿真结果表明,该策略在保证稳态控制性能的同时可以有效抑制动态下磁链脉动。 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测控制 卷积神经网络 直接转矩控制

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基于转矩误差带的表贴式永磁同步电机MPTC系统精简策略 被引量：3

11

作者 李耀华 曲亚飞 +1 位作者 刘子焜 杨启东 《电机与控制应用》 2020年第12期25-31,64,共8页

传统表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)需要遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算量较大。由于零电压矢量使得磁链和转矩缓慢变化,常在转矩误差较小时,被用于保持磁链和转矩。分析了不同转矩误差带下,传统MPTC对零电压... 传统表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)需要遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算量较大。由于零电压矢量使得磁链和转矩缓慢变化,常在转矩误差较小时,被用于保持磁链和转矩。分析了不同转矩误差带下,传统MPTC对零电压矢量使用情况,提出通过转矩误差带动态调整备选电压矢量。当转矩误差位于误差带之内时,电机系统直接输出零电压矢量,无需MPTC,否则,采用逆变器生成的6个非零电压矢量。仿真结果表明:基于转矩误差带的精简控制策略的SPMSM系统运行正常。与传统MPTC相比,控制性能基本相当,平均开关频率降低至20%,平均遍历次数降低至12.43%,有效减少了系统计算负担。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 模型预测转矩控制 零电压矢量 转矩误差带 计算负担

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永磁同步电机有限状态集模型预测控制对比研究 被引量：3

12

作者 李耀华 刘子焜 +3 位作者 刘冬梅 王孝宇 任超 陈桂鑫 《微电机》 2021年第11期76-81,共6页

建立了表面式永磁同步电机模型预测电流控制、基于转子坐标系和基于定子坐标系的模型预测转矩控制系统,从系统实现、运行性能、平均开关频率和参数鲁棒性对以上三种控制策略进行仿真对比,为永磁同步电机模型预测控制策略的选择提供参考。

关键词 永磁同步电机 模型预测控制 模型预测电流控制 模型预测转矩控制

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感应电机磁链与转矩无差拍控制 被引量：1

13

作者 李耀华 陈桂鑫 +3 位作者 王孝宇 刘子焜 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2022年第10期27-33,67,共8页

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明:磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差(RMSE)降低87.8... 为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明:磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差(RMSE)降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真(THD)降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明:磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。 展开更多

关键词 感应电机 无差拍控制 转矩脉动 磁链脉动 模型预测转矩控制

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感应电机模型预测转矩控制优化控制研究 被引量：1

14

作者 李耀华 陈桂鑫 +3 位作者 王孝宇 刘子焜 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2022年第2期14-19,共6页

建立了感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统、模型预测转矩无差拍控制系统(MPTC-DB)和转矩无差拍模型预测控制(DB-MPTC)系统仿真模型,并对三种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:与MPTC相比,MPTC-DB可减小转矩脉动均方根误差(RMSE)26.... 建立了感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统、模型预测转矩无差拍控制系统(MPTC-DB)和转矩无差拍模型预测控制(DB-MPTC)系统仿真模型,并对三种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:与MPTC相比,MPTC-DB可减小转矩脉动均方根误差(RMSE)26.92%;与MPTC-DB相比,DB-MPTC可减小转矩脉动(RMSE)66.93%,减小磁链脉动(RMSE)43.37%,控制性能最优。 展开更多

关键词 感应电机 模型预测转矩控制 模型预测转矩无差拍控制 转矩无差拍模型预测控制

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一种优化感应电机无权重系数无差拍模型预测控制 被引量：1

15

作者 李耀华 陈桂鑫 +3 位作者 王孝宇 刘子焜 刘东梅 任超 《电机与控制应用》 2022年第3期18-27,共10页

为了降低感应电机传统模型预测控制(MPC)因电压矢量作用时间固定引起的转矩和磁链脉动,采用转矩无差拍(DB)控制优化电压矢量作用时间,并从精简电压矢量个数和消除权重系数对传统转矩DB控制进行优化。通过数字仿真和单片机试验对感应电... 为了降低感应电机传统模型预测控制(MPC)因电压矢量作用时间固定引起的转矩和磁链脉动,采用转矩无差拍(DB)控制优化电压矢量作用时间,并从精简电压矢量个数和消除权重系数对传统转矩DB控制进行优化。通过数字仿真和单片机试验对感应电机传统MPC、转矩无差拍模型预测控制(DB-MPC)和提出的优化策略的控制性能和实时性进行对比。仿真结果表明:传统MPC可通过扩充电压矢量来降低转矩脉动。DB-MPC可显著减小转矩脉动、磁链脉动和定子电流谐波含量(THD),可通过扩充电压矢量来减少磁链脉动和电流THD。优化控制策略减少备选电压矢量,无需权重系数,控制性能与DB-MPC基本相当。基于STM32F103单片机的计算耗时试验表明增加备选电压矢量显著增加计算耗时。相同备选电压矢量下,传统MPC与DB-MPC计算耗时基本相当。在相同控制性能下,优化控制策略可显著减少计算耗时,提高实时性。 展开更多

关键词 感应电机 模型预测控制 转矩无差拍 精简电压矢量 无权重系数

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