最優預測控制算法在永磁同步電機控制方面的研究

王宏博 陳中祥 謝海軍 史運光 陳小雷 李迅

（1.青島經濟技術開發區海爾熱水器有限公司，山東青島 266101；2.數字化家電國家重點實驗室，山東青島 266100）

永磁同步電機具有結構簡單、成本低、效率高等特點，已慢慢的取代了交流電機，被廣泛的應用于家用電器中，如冰箱、空調、燃料熱水器等產品中的壓縮機、風機。矢量控制也因其控制性能優異性，逐步取代其它的控制算法。傳統的永磁同步電機矢量控制系統，速度環、電流環采用PID 控制器，經過坐標變換后，通過空間矢量變換，產生驅動三相橋功率器件開關的六個脈沖，控制電機[2]；在控制過程中，首先，是電流內環和速度外環的PID 參數的準確度，電機參數的匹配性直接影響到控制系統的效率、性能；其次，整個控制系統算法相對較為復雜，對軟硬件要求較高，成本高。

在家用電器設備的迭代更新、開發設計中，經常會涉及到電機的替代和更換情況，由于電機廠家的不同，電機的一致性很難做到一致，致使我們需要反復的去匹配參數，整定參數，使開發周期延長，參數整定復雜，給開發帶來一定的困難。

本文提出了一種新的最優化預測控制算法[3]，整個系統沒有電流環的兩個PID 控制器，無需進行PID 參數的整定，也沒有空間矢量變換、生成PWM 脈沖信號的標幺化等復雜的算法。本文通過最優化預測控制算法，通過目標指令與三相逆變器的八種開關狀態所產生的電流大小進行比較，選擇誤差最小，八種開關狀態中最優的一組狀態作為驅動功率器件開關的脈沖信號，控制功率器件導通、關斷，從而完成對電機的控制，算法更為簡單，易實現，對軟硬件資源要求相對較低。……