永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)是一种具有高效率和高功率
密度的电机。它由永磁体和定子绕组构成,通过控制定子绕组的电流和永磁体的磁通来实现转矩控制
。在现代工业应用中,PMSM 被广泛应用于电动汽车、机床和风力发电等领域。
在 PMSM 的控制中,转矩控制是一个关键的问题。传统的转矩控制方法包括直接转矩控制(Direct
Torque Control, DTC)和场向矢量控制(Field-Oriented Control, FOC)。然而,这些
传统方法存在一些问题,如转矩波动、响应速度慢等。为了解决这些问题,研究人员提出了基于模型
预测控制(Model Predictive Torque Control, MPTC)的方法。
MPTC 是一种通过在线计算来预测电机模型状态和转矩的控制方法。与传统的转矩控制方法不同,
MPTC 可以通过优化求解来选择最优的电压矢量,从而实现更合理、更有效的转矩控制。具体来说,
MPTC 通过在线计算电机模型的状态和转矩预测值,并根据预测结果选择最优的电压矢量,从而使电
机的转矩控制更加精确和稳定。
在 MPTC 中,关键的一步是电机模型的建立和状态预测。电机模型是描述电机行为的数学模型,它通
常通过观测电机的实际运行数据来进行参数辨识。通过对实际运行数据进行观测和分析,可以建立准
确的电机模型,并用于状态预测和转矩控制。在状态预测中,MPTC 通过在线计算电机模型的状态变
化,并预测未来的转矩需求,从而确定最优的电压矢量。
MPTC 的另一个关键点是电压矢量的选择。在转矩控制中,选择合适的电压矢量可以有效地控制电机
的转矩输出。在 MPTC 中,电压矢量的选择是通过优化求解来实现的。具体来说,MPTC 通过优化求
解问题,选择最优的电压矢量,从而使电机的转矩控制更加合理和有效。通过优化求解问题,MPTC
可以考虑到各种约束条件,并选择最优的电压矢量,从而使电机的转矩输出更加稳定和精确。
综上所述,MPTC 是一种通过在线计算来预测电机模型状态和转矩的控制方法。与传统的转矩控制方
法相比,MPTC 选择最优的电压矢量,使转矩控制更加合理和有效。通过建立准确的电机模型和优化
选择电压矢量,MPTC 可以使 PMSM 的转矩输出更加精确和稳定,满足各种应用需求。
参考文献:
[1] He, Y., Yang, C., & Wu, Z. (2016). A novel direct torque control
method for permanent magnet synchronous motor. International Journal of
Electrical Power & Energy Systems, 80, 110-119.
[2] Franchek, M. A., & Kamwa, I. (2001). A novel model-based torque
control strategy for permanent magnet synchronous motor drives. IEEE
Transactions on Control Systems Technology, 9(1), 61-70.
[3] Nakamura, Y., Yamamoto, T., & Ogasawara, S. (2005). Model predictive
torque control for interior permanent magnet synchronous motor drives.
IEEE Transactions on Industrial Electronics, 52(4), 1066-1075.