2025年第52卷第10期文章目次
2025, 52(10):1039-1049.
DOI: 10.12177/emca.2025.104
摘要:
【目的】针对永磁同步电机(PMSM)运行中产生的电磁振动噪声，注入谐波电流是一种有效的主动抑振方法。然而，传统方法在确定谐波电流的参数上存在困难，且忽略了径向电磁力与转矩性能的耦合。【方法】首先，本文以10极60槽PMSM为研究对象。考虑开槽作用，通过二维快速傅里叶变换分析出主导电磁力分量为0阶12倍频，并分析其来源。其次，分析了谐波电流与径向电磁力的关联机制。针对谐波电流与电磁性能间的强耦合特性，构建以抑振性能与转矩性能兼顾的多目标优化模型，采用多目标遗传算法(MOGA)优化电流谐波的幅值和相位。最后，建立电磁-结构耦合的多物理场仿真模型，对优化前后的电机振动响应进行对比验证。【结果】结果表明，电枢反应槽谐波和永磁体磁场的作用对主导径向电磁力贡献最大。此外，注入由MOGA优化的幅值和相位谐波电流后，电机振动加速度可削弱12.75%，转矩脉动降低2.61%，验证了优化算法的有效性和注入谐波电流抑振策略的可行性。【结论】本文所提基于MOGA的谐波电流参数优化方法，在抑制振动与提高转矩性能之间实现了有效平衡，为电磁力成因分析及其主动抑制提供了理论和实践参考。
【目的】针对永磁同步电机(PMSM)运行中产生的电磁振动噪声，注入谐波电流是一种有效的主动抑振方法。然而，传统方法在确定谐波电流的参数上存在困难，且忽略了径向电磁力与转矩性能的耦合。【方法】首先，本文以10极60槽PMSM为研究对象。考虑开槽作用，通过二维快速傅里叶变换分析出主导电磁力分量为0阶12倍频，并分析其来源。其次，分析了谐波电流与径向电磁力的关联机制。针对谐波电流与电磁性能间的强耦合特性，构建以抑振性能与转矩性能兼顾的多目标优化模型，采用多目标遗传算法(MOGA)优化电流谐波的幅值和相位。最后，建立电磁-结构耦合的多物理场仿真模型，对优化前后的电机振动响应进行对比验证。【结果】结果表明，电枢反应槽谐波和永磁体磁场的作用对主导径向电磁力贡献最大。此外，注入由MOGA优化的幅值和相位谐波电流后，电机振动加速度可削弱12.75%，转矩脉动降低2.61%，验证了优化算法的有效性和注入谐波电流抑振策略的可行性。【结论】本文所提基于MOGA的谐波电流参数优化方法，在抑制振动与提高转矩性能之间实现了有效平衡，为电磁力成因分析及其主动抑制提供了理论和实践参考。
2025, 52(10):1050-1062.
DOI: 10.12177/emca.2025.098
摘要:
【目的】为解决永磁同步电机(PMSM)模型预测电流控制(MPCC)的参数失配问题，采用增量式MPCC与模型参考自适应系统(MRAS)进行参数辨识，以提高控制系统的参数鲁棒性。【方法】首先建立基于增量式模型的MPCC系统以消除磁链参数，同时对增量式MPCC的参数敏感性进行分析，其中电阻参数失配对电流预测效果影响很小，可忽略不计。因此基于dq轴电流，采用MRAS仅辨识dq轴电感，从而避免欠秩问题。【结果】基于Matlab/Simulink与STM32平台进行了仿真分析与实时性验证。结果表明，MRAS可精确辨识dq轴电感参数；虽然增量式MPCC与MRAS控制模型需要设置电阻参数，但电阻参数失配对dq轴电感的辨识结果影响较小；加入的MRAS参数辨识系统并不额外增加较大的计算负担，具有较好的实时性表现。【结论】对于PMSM的dq轴电感、磁链与电阻4个参数，采用增量式MPCC消除了磁链参数，而电阻参数无需精确辨识，仅需通过MRAS辨识dq轴电感。MRAS控制模型和增量式MPCC的电阻参数失配对控制性能基本无影响，从而有效提升了PMSM MPCC参数失配鲁棒性。
【目的】为解决永磁同步电机(PMSM)模型预测电流控制(MPCC)的参数失配问题，采用增量式MPCC与模型参考自适应系统(MRAS)进行参数辨识，以提高控制系统的参数鲁棒性。【方法】首先建立基于增量式模型的MPCC系统以消除磁链参数，同时对增量式MPCC的参数敏感性进行分析，其中电阻参数失配对电流预测效果影响很小，可忽略不计。因此基于dq轴电流，采用MRAS仅辨识dq轴电感，从而避免欠秩问题。【结果】基于Matlab/Simulink与STM32平台进行了仿真分析与实时性验证。结果表明，MRAS可精确辨识dq轴电感参数；虽然增量式MPCC与MRAS控制模型需要设置电阻参数，但电阻参数失配对dq轴电感的辨识结果影响较小；加入的MRAS参数辨识系统并不额外增加较大的计算负担，具有较好的实时性表现。【结论】对于PMSM的dq轴电感、磁链与电阻4个参数，采用增量式MPCC消除了磁链参数，而电阻参数无需精确辨识，仅需通过MRAS辨识dq轴电感。MRAS控制模型和增量式MPCC的电阻参数失配对控制性能基本无影响，从而有效提升了PMSM MPCC参数失配鲁棒性。
2025, 52(10):1063-1074.
DOI: 10.12177/emca.2025.096
摘要:
【目的】针对电励磁双凸极电机传统模型预测电流控制(MPCC)存在的电流谐波大、参数依赖性强的缺陷，提出一种改进双矢量模型预测电流控制(IDV-MPCC)策略，并结合在线参数辨识以提高控制鲁棒性。【方法】该策略通过矢量扇区的快速定位，将传统遍历算法中的寻优次数从18次减少为仅需4次，同时重新划分扇区并给出了新的矢量组合选取表，有效降低电流预测误差及纹波；针对参数敏感性问题，采用模型参考自适应系统(MRAS)对电枢绕组自感与互感进行在线辨识，并且将辨识结果实时输入到预测模型中实现在线修正，以提高系统鲁棒性。【结果】IDV-MPCC方法显著降低了电流谐波与转矩脉动，同时基于MRAS的在线辨识有效抑制了参数失配引起的预测误差。【结论】试验结果验证了本文所提MRAS-IDV-MPCC方法能够有效提升控制性能，同时降低系统的计算负担。
【目的】针对电励磁双凸极电机传统模型预测电流控制(MPCC)存在的电流谐波大、参数依赖性强的缺陷，提出一种改进双矢量模型预测电流控制(IDV-MPCC)策略，并结合在线参数辨识以提高控制鲁棒性。【方法】该策略通过矢量扇区的快速定位，将传统遍历算法中的寻优次数从18次减少为仅需4次，同时重新划分扇区并给出了新的矢量组合选取表，有效降低电流预测误差及纹波；针对参数敏感性问题，采用模型参考自适应系统(MRAS)对电枢绕组自感与互感进行在线辨识，并且将辨识结果实时输入到预测模型中实现在线修正，以提高系统鲁棒性。【结果】IDV-MPCC方法显著降低了电流谐波与转矩脉动，同时基于MRAS的在线辨识有效抑制了参数失配引起的预测误差。【结论】试验结果验证了本文所提MRAS-IDV-MPCC方法能够有效提升控制性能，同时降低系统的计算负担。
2025, 52(10):1075-1085.
DOI: 10.12177/emca.2025.092
摘要:
【目的】针对无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制(DTC)系统转矩脉动大的问题，本文提出了一种基于开绕组无刷直流电机(OW-BLDCM)的模型预测转矩控制(MPTC)方法。【方法】首先，建立OW-BLDCM数学模型，将传统开关矢量集进行扩充，提出一类单相导通的电压矢量以增加电压适配性。其次，依据传统DTC开关矢量表方法，在需要转矩增大时，采用对应扇区的大矢量和单相矢量提升转矩；而在转矩需要降低时，除了对应扇区的电压矢量外，通过模型预测控制方法，滚动优化遍历矢量，择优挑选出最优作用的电压矢量。再者，利用仿真软件验证所提控制方法以及所采用的电机拓扑对转矩脉动的抑制情况，观察控制方法的转矩等参数的控制效果。最后，在一套OW-BLDCM的DTC试验平台上进行实物试验。【结果】结果表明，和传统DTC方法相比，本文所提MPTC方法在额定运行条件下将转矩脉动抑制率提升4.1%，在中速以及低速情况下可大幅抑制转矩脉动。本文所提方法动态响应快、响应时间短，仅需要1.706 ms，相对于DTC的1.209 ms相差无异。【结论】本文研究证明了所提基于OW-BLDCM的MPTC方法可有效降低该电机的转矩脉动，提高控制灵活性，为OW-BLDCM的高效控制提供了新思路。
【目的】针对无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制(DTC)系统转矩脉动大的问题，本文提出了一种基于开绕组无刷直流电机(OW-BLDCM)的模型预测转矩控制(MPTC)方法。【方法】首先，建立OW-BLDCM数学模型，将传统开关矢量集进行扩充，提出一类单相导通的电压矢量以增加电压适配性。其次，依据传统DTC开关矢量表方法，在需要转矩增大时，采用对应扇区的大矢量和单相矢量提升转矩；而在转矩需要降低时，除了对应扇区的电压矢量外，通过模型预测控制方法，滚动优化遍历矢量，择优挑选出最优作用的电压矢量。再者，利用仿真软件验证所提控制方法以及所采用的电机拓扑对转矩脉动的抑制情况，观察控制方法的转矩等参数的控制效果。最后，在一套OW-BLDCM的DTC试验平台上进行实物试验。【结果】结果表明，和传统DTC方法相比，本文所提MPTC方法在额定运行条件下将转矩脉动抑制率提升4.1%，在中速以及低速情况下可大幅抑制转矩脉动。本文所提方法动态响应快、响应时间短，仅需要1.706 ms，相对于DTC的1.209 ms相差无异。【结论】本文研究证明了所提基于OW-BLDCM的MPTC方法可有效降低该电机的转矩脉动，提高控制灵活性，为OW-BLDCM的高效控制提供了新思路。
2025, 52(10):1086-1096.
DOI: 10.12177/emca.2025.100
摘要:
【目的】系留式大载荷灭火无人机在200 m高空长时悬停场景下面临动力系统功率密度不足、绕组温升及百小时级可靠性欠缺的严峻挑战。本研究针对传统外转子永磁同步电机因圆线绕组铜耗大、平行充磁气隙磁密低导致的性能瓶颈，提出融合多物理场协同优化与创新拓扑设计的系统性解决方案，旨在满足高空消防任务对电推进系统轻量化、低热耗与高环境适应性的三重严苛需求。【方法】基于多参数敏感度分级降解模型，采用响应面法对36槽32极外转子电机开展多参数耦合优化。通过引入五段Halbach永磁阵列拓扑提升气隙磁密基波幅值并抑制转矩脉动，结合扁线绕组端部拓扑优化与燕尾槽定子设计将槽满率提高至78%，显著降低交流铜耗。利用遗传算法筛选综合目标函数的Pareto最优解，完成样机制作，并构建螺旋桨台架测试系统与200 m整机飞行验证平台。【结果】优化后电机功率密度达3.73 kW/kg，系统额定工况效率为92.9%；额定螺旋桨负载下绕组温升118 K；200 m高空飞行测试中电驱动系统运行稳定；100 h持续飞行后效率衰减小于0.1%，优于同类产品。【结论】本研究提出的分级优化框架与Halbach-扁线绕组技术协同方案，显著提升了系留无人机动力系统的功率密度与运行可靠性，为高空长时悬停作业场景提供了经飞行验证的优选技术路径。
【目的】系留式大载荷灭火无人机在200 m高空长时悬停场景下面临动力系统功率密度不足、绕组温升及百小时级可靠性欠缺的严峻挑战。本研究针对传统外转子永磁同步电机因圆线绕组铜耗大、平行充磁气隙磁密低导致的性能瓶颈，提出融合多物理场协同优化与创新拓扑设计的系统性解决方案，旨在满足高空消防任务对电推进系统轻量化、低热耗与高环境适应性的三重严苛需求。【方法】基于多参数敏感度分级降解模型，采用响应面法对36槽32极外转子电机开展多参数耦合优化。通过引入五段Halbach永磁阵列拓扑提升气隙磁密基波幅值并抑制转矩脉动，结合扁线绕组端部拓扑优化与燕尾槽定子设计将槽满率提高至78%，显著降低交流铜耗。利用遗传算法筛选综合目标函数的Pareto最优解，完成样机制作，并构建螺旋桨台架测试系统与200 m整机飞行验证平台。【结果】优化后电机功率密度达3.73 kW/kg，系统额定工况效率为92.9%；额定螺旋桨负载下绕组温升118 K；200 m高空飞行测试中电驱动系统运行稳定；100 h持续飞行后效率衰减小于0.1%，优于同类产品。【结论】本研究提出的分级优化框架与Halbach-扁线绕组技术协同方案，显著提升了系留无人机动力系统的功率密度与运行可靠性，为高空长时悬停作业场景提供了经飞行验证的优选技术路径。
2025, 52(10):1097-1107.
DOI: 10.12177/emca.2025.099
摘要:
【目的】针对永磁同步电机(PMSM)多参数辨识困难、辨识精度低的问题，提出了一种改进的金枪鱼群优化(TSO)算法，同时辨识PMSM多个参数。【方法】首先，采用拉丁超立方体采样(LHS)法对金枪鱼种群进行初始化，有效地避免了由随机初始化种群造成的金枪鱼初始种群聚集现象，增强了初始种群的多样性与均匀性；其次，为了改善算法在不同迭代阶段的寻优性能，采用动态非线性权重调整策略，使算法在迭代过程早期阶段有更强的全局搜索能力以更广泛地探索搜索空间，在迭代后期阶段有更强的局部搜索能力以精确地收敛到最优解；最后，采用高斯变异策略，使算法在寻优过程中能够有效地探索新的解空间，改善了算法易陷入局部最优的问题，提高了TSO算法的收敛精度。【结果】为了验证所提方法的有效性，分别在仿真软件和电机平台上进行了仿真和试验分析。仿真和试验结果显示，基于LHS、动态非线性权重调整和高斯变异的改进TSO算法与粒子群优化算法和TSO算法相比，在辨识PMSM电阻、电感和磁链过程中有更快的收敛速度和更高的收敛精度，且所有参数辨识误差均控制在0.89%范围内。【结论】改进TSO算法能够有效地对PMSM的电阻、电感和磁链进行同步辨识，并且显示出了更高的识别精度和良好的收敛特性。
【目的】针对永磁同步电机(PMSM)多参数辨识困难、辨识精度低的问题，提出了一种改进的金枪鱼群优化(TSO)算法，同时辨识PMSM多个参数。【方法】首先，采用拉丁超立方体采样(LHS)法对金枪鱼种群进行初始化，有效地避免了由随机初始化种群造成的金枪鱼初始种群聚集现象，增强了初始种群的多样性与均匀性；其次，为了改善算法在不同迭代阶段的寻优性能，采用动态非线性权重调整策略，使算法在迭代过程早期阶段有更强的全局搜索能力以更广泛地探索搜索空间，在迭代后期阶段有更强的局部搜索能力以精确地收敛到最优解；最后，采用高斯变异策略，使算法在寻优过程中能够有效地探索新的解空间，改善了算法易陷入局部最优的问题，提高了TSO算法的收敛精度。【结果】为了验证所提方法的有效性，分别在仿真软件和电机平台上进行了仿真和试验分析。仿真和试验结果显示，基于LHS、动态非线性权重调整和高斯变异的改进TSO算法与粒子群优化算法和TSO算法相比，在辨识PMSM电阻、电感和磁链过程中有更快的收敛速度和更高的收敛精度，且所有参数辨识误差均控制在0.89%范围内。【结论】改进TSO算法能够有效地对PMSM的电阻、电感和磁链进行同步辨识，并且显示出了更高的识别精度和良好的收敛特性。
2025, 52(10):1108-1114.
DOI: 10.12177/emca.2025.103
摘要:
【目的】针对工业控制领域对嵌入式图形界面实时性、可靠性和交互性的需求，特别是电机电气领域中电机保护器与测试系统对实时参数监测(如电流、电压、温度、振动)的高精度和快速响应要求，本文旨在解决传统专用人机界面开发周期长、灵活性差的问题，提出一种基于Qt/Embedded的高效图形用户界面(GUI)解决方案。【方法】本文采用Qt/Embedded框架，利用其高效的信号槽机制和模型/视图架构，实现电机关键参数的动态可视化更新，简化多参数监控界面的开发流程，并通过跨平台特性降低维护成本。研究以ARM Cortex-A5架构的IAC-A5D3x-Kit开发板为硬件平台，对比Microwindows和MiniGUI等GUI框架特性后选定Qt/Embedded作为开发框架。采用“宿主机-目标板”交叉编译模式，完成Linux 3.6.9内核配置、Qt 4.8.2库移植及USB/VGA驱动开发。设计实时监测界面模块支持压力和温度参数动态显示，并基于模型/视图架构开发跨平台文件管理系统，提升文件操作灵活性和效率。【结果】系统测试结果表明，该系统支持键盘、鼠标和VGA显示器交互，实时监测界面数据刷新延迟低于1秒，文件复制效率达4.3 MB/s，满足工业控制场景的性能需求，验证了系统在动态数据可视化和文件操作方面的高可靠性和高效性。【结论】通过结合Qt/Embedded和Linux内核定制化，系统实现了高可靠性和高效的人机交互，该GUI解决方案提供了可扩展的框架，能够有效支持工业自动化的需求。该研究不仅贡献了宝贵的见解和方法论，还在自动化系统中展现了更广泛的应用前景和进一步创新的可能性。
【目的】针对工业控制领域对嵌入式图形界面实时性、可靠性和交互性的需求，特别是电机电气领域中电机保护器与测试系统对实时参数监测(如电流、电压、温度、振动)的高精度和快速响应要求，本文旨在解决传统专用人机界面开发周期长、灵活性差的问题，提出一种基于Qt/Embedded的高效图形用户界面(GUI)解决方案。【方法】本文采用Qt/Embedded框架，利用其高效的信号槽机制和模型/视图架构，实现电机关键参数的动态可视化更新，简化多参数监控界面的开发流程，并通过跨平台特性降低维护成本。研究以ARM Cortex-A5架构的IAC-A5D3x-Kit开发板为硬件平台，对比Microwindows和MiniGUI等GUI框架特性后选定Qt/Embedded作为开发框架。采用“宿主机-目标板”交叉编译模式，完成Linux 3.6.9内核配置、Qt 4.8.2库移植及USB/VGA驱动开发。设计实时监测界面模块支持压力和温度参数动态显示，并基于模型/视图架构开发跨平台文件管理系统，提升文件操作灵活性和效率。【结果】系统测试结果表明，该系统支持键盘、鼠标和VGA显示器交互，实时监测界面数据刷新延迟低于1秒，文件复制效率达4.3 MB/s，满足工业控制场景的性能需求，验证了系统在动态数据可视化和文件操作方面的高可靠性和高效性。【结论】通过结合Qt/Embedded和Linux内核定制化，系统实现了高可靠性和高效的人机交互，该GUI解决方案提供了可扩展的框架，能够有效支持工业自动化的需求。该研究不仅贡献了宝贵的见解和方法论，还在自动化系统中展现了更广泛的应用前景和进一步创新的可能性。
2025, 52(10):1115-1124.
DOI: 10.12177/emca.2025.095
摘要:
【目的】永磁同步电机(PMSM)因其高功率密度、高效率等优势在工业中广泛应用。然而传统控制方法在面对系统参数改变和外部扰动时，存在控制性能下降的问题。本文提出一种基于海洋捕食者算法(MPA)优化的滑模变结构控制(SMVSC)策略，旨在增强系统的鲁棒性和稳态精度。【方法】首先，在PMSM的矢量控制框架中，将转速外环的传统比例积分控制器替换为SMVSC控制器，利用SMVSC的强鲁棒性抑制系统参数变化和外部扰动的影响。随后，采用双幂次趋近律进一步改进SMVSC，在趋近滑模面初期采用高增益加速收敛，后期切换为低增益抑制抖振，兼顾动态响应速度与控制平滑性。同时引入MPA对SMVSC趋近律系数、滑模面参数进行优化，避免局部最优，确保控制器参数适用于不同工况需求。最后，通过Matlab/Simulink搭建PMSM调速系统仿真模型，同时在实验平台上开展试验，验证所提方法的有效性。【结果】仿真和试验结果表明，经过MPA优化的双幂次趋近律SMVSC提升了PMSM的调速性能，使系统的稳定性及鲁棒性得到有效改善，超调量与调节时间缩短。与传统控制方法相比，优化后的控制器在不同的工况下表现出良好的动态响应能力，验证了所提方法的有效性。【结论】本文提出的基于MPA优化的双幂次趋近律SMVSC策略，能够有效提升PMSM在参数变化和外部负载扰动下的控制性能，为PMSM的高性能控制提供了新的解决方案。
【目的】永磁同步电机(PMSM)因其高功率密度、高效率等优势在工业中广泛应用。然而传统控制方法在面对系统参数改变和外部扰动时，存在控制性能下降的问题。本文提出一种基于海洋捕食者算法(MPA)优化的滑模变结构控制(SMVSC)策略，旨在增强系统的鲁棒性和稳态精度。【方法】首先，在PMSM的矢量控制框架中，将转速外环的传统比例积分控制器替换为SMVSC控制器，利用SMVSC的强鲁棒性抑制系统参数变化和外部扰动的影响。随后，采用双幂次趋近律进一步改进SMVSC，在趋近滑模面初期采用高增益加速收敛，后期切换为低增益抑制抖振，兼顾动态响应速度与控制平滑性。同时引入MPA对SMVSC趋近律系数、滑模面参数进行优化，避免局部最优，确保控制器参数适用于不同工况需求。最后，通过Matlab/Simulink搭建PMSM调速系统仿真模型，同时在实验平台上开展试验，验证所提方法的有效性。【结果】仿真和试验结果表明，经过MPA优化的双幂次趋近律SMVSC提升了PMSM的调速性能，使系统的稳定性及鲁棒性得到有效改善，超调量与调节时间缩短。与传统控制方法相比，优化后的控制器在不同的工况下表现出良好的动态响应能力，验证了所提方法的有效性。【结论】本文提出的基于MPA优化的双幂次趋近律SMVSC策略，能够有效提升PMSM在参数变化和外部负载扰动下的控制性能，为PMSM的高性能控制提供了新的解决方案。
2025, 52(10):1125-1136.
DOI: 10.12177/emca.2025.094
摘要:
【目的】针对小型分布式能源系统中风力资源利用效率不高的问题，本文提出并研究了一种改进阻力型垂直轴风机(VAWT)的性能特性。【方法】以传统Savonius风机为基础，通过增加扇叶数量并优化叶片扭度设计，提升风机的起动能力与发电效率。采用CFD方法对风轮结构进行仿真分析，从空气动力学角度探讨了不同扭角度和起动风速下风轮的流固耦合行为，重点分析了压力分布、流场变化及受力特性。在此基础上，结合风轮的转矩特性，利用Matlab构建风机系统的数学模型，并引入滑模直接转矩控制方法，实现了发电过程的动态仿真。【结果】对电压、电流等关键发电特性曲线的分析，并与实测数据进行对比验证，结果表明所建立的模型具有良好的准确性和工程适用性。【结论】研究成果为阻力型VAWT的结构优化与智能控制提供了理论支持与实践参考，对推动小型风力发电设备在分布式能源系统中的应用具有重要意义。
【目的】针对小型分布式能源系统中风力资源利用效率不高的问题，本文提出并研究了一种改进阻力型垂直轴风机(VAWT)的性能特性。【方法】以传统Savonius风机为基础，通过增加扇叶数量并优化叶片扭度设计，提升风机的起动能力与发电效率。采用CFD方法对风轮结构进行仿真分析，从空气动力学角度探讨了不同扭角度和起动风速下风轮的流固耦合行为，重点分析了压力分布、流场变化及受力特性。在此基础上，结合风轮的转矩特性，利用Matlab构建风机系统的数学模型，并引入滑模直接转矩控制方法，实现了发电过程的动态仿真。【结果】对电压、电流等关键发电特性曲线的分析，并与实测数据进行对比验证，结果表明所建立的模型具有良好的准确性和工程适用性。【结论】研究成果为阻力型VAWT的结构优化与智能控制提供了理论支持与实践参考，对推动小型风力发电设备在分布式能源系统中的应用具有重要意义。
2025, 52(10):1137-1147.
DOI: 10.12177/emca.2025.102
摘要:
【目的】针对直流母线电压比为3∶1的非共母线开绕组永磁同步电机单矢量模型预测电流控制(MPCC)需要遍历控制集中所有电压矢量，导致计算负担较大的问题，提出了一种基于无差拍控制的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。通过细分扇区，精简控制集，减少电压矢量遍历次数，提高实时性。【方法】首先，通过建立扇区判别式，判断电压矢量对应扇区位置；再根据电压矢量幅值，将相应扇区分为2个子扇区；从而在精简控制集的同时也避免引入角度运算增加计算量，影响判断准确性，提升计算效率；最后，将电机定子dq轴电流参考值与实际值的误差作为价值函数不断滚动优化，选择最优电压矢量。【结果】为验证所提方法的有效性，通过仿真进行对比分析。结果表明，所提FCS-MPC策略与传统MPCC方法在稳态性能方面大致相同，两种控制方法的转速波动和电流波动基本一致；在计算效率方面，相较于传统MPCC方法，所提MPCC方法的电压矢量的迭代次数由49次缩减为4~5次，减少了50%，所提方法能够有效降低了传统控制方法的计算负担。【结论】所提方法比传统控制方法的响应速度更快，所需遍历时间更短。
【目的】针对直流母线电压比为3∶1的非共母线开绕组永磁同步电机单矢量模型预测电流控制(MPCC)需要遍历控制集中所有电压矢量，导致计算负担较大的问题，提出了一种基于无差拍控制的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。通过细分扇区，精简控制集，减少电压矢量遍历次数，提高实时性。【方法】首先，通过建立扇区判别式，判断电压矢量对应扇区位置；再根据电压矢量幅值，将相应扇区分为2个子扇区；从而在精简控制集的同时也避免引入角度运算增加计算量，影响判断准确性，提升计算效率；最后，将电机定子dq轴电流参考值与实际值的误差作为价值函数不断滚动优化，选择最优电压矢量。【结果】为验证所提方法的有效性，通过仿真进行对比分析。结果表明，所提FCS-MPC策略与传统MPCC方法在稳态性能方面大致相同，两种控制方法的转速波动和电流波动基本一致；在计算效率方面，相较于传统MPCC方法，所提MPCC方法的电压矢量的迭代次数由49次缩减为4~5次，减少了50%，所提方法能够有效降低了传统控制方法的计算负担。【结论】所提方法比传统控制方法的响应速度更快，所需遍历时间更短。
《电机与控制应用》
月刊，1959年创刊
- 主管单位：上海市经济和信息化委员会
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