以最小化磁链及电磁转矩跟踪误差为控制目标,构造如式(3-10)所示的目标函数。
式中, A 为权重系数,一般按照转矩与磁链具有同等权重的原则进行设计,即可以设计为 A = T N /| ψ sN |,其中, T N 代表额定转矩, ψ sN 为额定状态下的定子磁链幅值。值得注意的是,按照上述设计方法得到的权重系数只能作为初始值,实际应用中需要根据仿真与实验结果进行反复调整,从而获得良好的控制效果。
目标函数中,转矩参考
由转速环PI调节器输出得到,磁链参考
由基于最大转矩电流比(MTPA)的式(3-11)计算得出。
如图3-5所示,在两电平电压源逆变器中共有8个基本电压矢量,包括6个非零矢量(
u
1
~
u
6
)与2个零矢量(
u
0
,
u
7
)。以此为基础,可通过如下步骤实现永磁同步电机MPTC算法:首先,将8个基本电压矢量依次代入式(3-7),预测各个电压矢量所对应的
k
+1时刻定子电流
;其次,将
代入式(3-8)与式(3-9)中计算电磁转矩和定子磁链预测值;最后,将预测的磁链与转矩代入式(3-10)表示的目标函数计算相应的函数值
g
,并对各电压矢量对应的
g
值进行排序,遴选使
g
值最小的电压矢量作为最优电压矢量,通过三相逆变器最终作用于电机。传统MPTC的控制流程图如图3-6所示。
图3-5 基本电压矢量
图3-6 传统MPTC的控制流程图