由于永磁交流驱动系统具有 3 环级联控制结 构，最内环电流环的性能就成为制约驱动系统动、 静态性能的核心因素。驱动系统电流控制的目标就 是使电机电流能够严格跟随给定变化。永磁同步电 机电流控制最典型的两种方法是非线性的滞环电 流控制和线性的比例积分控制[1-2]。滞环电流控制器 动态性能好、鲁棒性强，但是稳态电流纹波大，且 开关频率不固定。比例积分控制器稳态控制精度 高，在工业上普遍采用“PI 调节加反电势前馈控 制”，以消除永磁体产生的反电势耦合项对电流控 制的影响，达到分别对交、直轴电流独立控制的效 果。文献[3]中对这种控制方式的采样计算延时和占 空比更新方式进行了详细分析，并提出了一种双采 样双更新策略，但是在控制频率及延时固定的情况 下，电流带宽均不能达到最优指标[3-4]。随着微处理 器性能的不断提高，使得在一个电流控制周期内能 够实现更加复杂的算法，预测控制应用于电机电流 环成为近年来研究的热点。电流预测控制使用电机 和逆变器的离散时间模型预测下一周期的电流响 应，从原理上提高了电流环带宽，能够显著提高电 机的动态性能[4-16]。 永磁同步电机电流预测控制按照电压矢量作 用方式的不同主要可以分为直接电流预测控制、双 矢量电流预测控制和 PWM 电流预测控制三种[11]。其中，PWM 电流预测控制也被称为无差拍电流预 测控制，它利用电流指令和本时刻采样得到的电机 电流、位置信息，精确计算出下一控制周期应作用 的电压矢量，使得作用该电压矢量的一个周期后， 电机电流能精确跟随指令电流值。 电流预测控制能够使电机电流获得良好的动 态和稳态响应，但是也存在一定的问题。由于预测 控制是基于模型的控制方法，因此在控制器中需要 准确地使用电机模型的电感、磁链等参数，也需要 准确获得电机当前的运行状态。而在实际系统中， 这些参数有些难以测量，有些会随着电机工作状态 而改变，对电机运行状态如电流、角度等信息的采 样也可能会由于传感器而存在误差和延迟。以上情 况会使电流控制出现振荡或静差[17]，电流振荡会导 致电机机械振荡及驱动器过流报警，电流静差会导 致驱动系统效率降低，额定转速下无法输出额定转 矩及无法工作在力矩控制模式等很多问题。因此， 需要适当地改进算法，在不明显削弱电流预测控制 动态性能的条件下，提高其控制鲁棒性。 对于消除电流预测控制参数误差带来的问题， 研究人员从不同的角度提出了解决方法[17-23]。文 献[17-18]通过建立参数准确与不准时电流响应传 递函数，详细讨论了电感对系统稳定性的影响；文 献[18-20]给出了一种鲁棒性算法以解决电感偏大 时电流的发散振荡问题，但没有考虑电感及磁链误 差对电流静差的影响。文献[21-22]为了消除参数误 差的影响，使用 PI 调节器进行 d 轴电流控制，并在 q 轴电流控制中加入积分作用；这种方法虽然能够 消除参数误差带来的影响，但由于积分饱和等作 用，已经严重削弱了预测控制在电机动态过程中的 优势。文献[23]采用模型参考自适应的方法，对电 机的电感、磁链进行在线参数辨识，但该方法需要 占用大量的系统资源，而且文中也没有给出令人满 意的结果。本文在文献[18]的基础上分析了控制器 电机模型参数不准对预测控制电流误差产生的影 响，并提出一种电流静差消除算法，通过在 d 轴电 流控制中加入积分，并动态调整控制器电机模型磁 链参数，在不显著削弱电流预测控制动态性能优势 的前提下，消除了控制器电机模型电感及磁链误差 引起的电流静差。 本文首先介绍 PWM 电流预测控制的控制原 理，对 PWM 电流预测控制由于控制器电机模型参 数不准导致的电流静差情况进行了分析，提出了一种电流静差消除算法以消除电流静差，最后通过仿 真和在 3.3 kW 的永磁同步电机驱动平台上进行实 验，验证了理论推导的正确性和提出算法的有效性。更多详细内容请见附件
永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法_王庚.pdf
永磁同步电机转子初
