由于永磁交流驅動系統具有 3 環級聯控制結 構，最內環電流環的性能就成為制約驅動系統動、 靜態性能的核心因素。驅動系統電流控制的目標就 是使電機電流能夠嚴格跟隨給定變化。永磁同步電 機電流控制最典型的兩種方法是非線性的滯環電 流控制和線性的比例積分控制[1-2]。滯環電流控制器 動態性能好、魯棒性強，但是穩態電流紋波大，且 開關頻率不固定。比例積分控制器穩態控制精度 高，在工業上普遍采用“PI 調節加反電勢前饋控 制”，以消除永磁體產生的反電勢耦合項對電流控 制的影響，達到分別對交、直軸電流獨立控制的效 果。文獻[3]中對這種控制方式的采樣計算延時和占 空比更新方式進行了詳細分析，并提出了一種雙采 樣雙更新策略，但是在控制頻率及延時固定的情況 下，電流帶寬均不能達到最優指標[3-4]。隨著微處理 器性能的不斷提高，使得在一個電流控制周期內能 夠實現更加復雜的算法，預測控制應用于電機電流 環成為近年來研究的熱點。電流預測控制使用電機 和逆變器的離散時間模型預測下一周期的電流響 應，從原理上提高了電流環帶寬，能夠顯著提高電 機的動態性能[4-16]。 永磁同步電機電流預測控制按照電壓矢量作 用方式的不同主要可以分為直接電流預測控制、雙 矢量電流預測控制和 PWM 電流預測控制三種[11]。其中，PWM 電流預測控制也被稱為無差拍電流預 測控制，它利用電流指令和本時刻采樣得到的電機 電流、位置信息，精確計算出下一控制周期應作用 的電壓矢量，使得作用該電壓矢量的一個周期后， 電機電流能精確跟隨指令電流值。 電流預測控制能夠使電機電流獲得良好的動 態和穩態響應，但是也存在一定的問題。由于預測 控制是基于模型的控制方法，因此在控制器中需要 準確地使用電機模型的電感、磁鏈等參數，也需要 準確獲得電機當前的運行狀態。而在實際系統中， 這些參數有些難以測量，有些會隨著電機工作狀態 而改變，對電機運行狀態如電流、角度等信息的采 樣也可能會由于傳感器而存在誤差和延遲。以上情 況會使電流控制出現振蕩或靜差[17]，電流振蕩會導 致電機機械振蕩及驅動器過流報警，電流靜差會導 致驅動系統效率降低，額定轉速下無法輸出額定轉 矩及無法工作在力矩控制模式等很多問題。因此， 需要適當地改進算法，在不明顯削弱電流預測控制 動態性能的條件下，提高其控制魯棒性。 對于消除電流預測控制參數誤差帶來的問題， 研究人員從不同的角度提出了解決方法[17-23]。文 獻[17-18]通過建立參數準確與不準時電流響應傳 遞函數，詳細討論了電感對系統穩定性的影響；文 獻[18-20]給出了一種魯棒性算法以解決電感偏大 時電流的發散振蕩問題，但沒有考慮電感及磁鏈誤 差對電流靜差的影響。文獻[21-22]為了消除參數誤 差的影響，使用 PI 調節器進行 d 軸電流控制，并在 q 軸電流控制中加入積分作用；這種方法雖然能夠 消除參數誤差帶來的影響，但由于積分飽和等作 用，已經嚴重削弱了預測控制在電機動態過程中的 優勢。文獻[23]采用模型參考自適應的方法，對電 機的電感、磁鏈進行在線參數辨識，但該方法需要 占用大量的系統資源，而且文中也沒有給出令人滿 意的結果。本文在文獻[18]的基礎上分析了控制器 電機模型參數不準對預測控制電流誤差產生的影 響，并提出一種電流靜差消除算法，通過在 d 軸電 流控制中加入積分，并動態調整控制器電機模型磁 鏈參數，在不顯著削弱電流預測控制動態性能優勢 的前提下，消除了控制器電機模型電感及磁鏈誤差 引起的電流靜差。 本文首先介紹 PWM 電流預測控制的控制原 理，對 PWM 電流預測控制由于控制器電機模型參 數不準導致的電流靜差情況進行了分析，提出了一種電流靜差消除算法以消除電流靜差，最后通過仿 真和在 3.3 kW 的永磁同步電機驅動平臺上進行實 驗，驗證了理論推導的正確性和提出算法的有效性。更多詳細內容請見附件
永磁同步電機電流預測控制電流靜差消除算法_王庚.pdf
永磁同步電機轉子初
