中国研究人员探讨永磁同步电机的控制方案车讯
核心提示：为使永磁同步电机达到预期运行状态，采用适当的控制策略，选择电机部件同等重要。
车讯据外媒报道，目前市场上的电机种类很多，其中永磁同步电机（PMSM）具有体积小、效率高、功率因数高等重要优势。因此，在电动汽车驱动系统、高速列车和高端数控加工系统等领域，该电机赢得了场地。
左：MPC与电源转换器、变速器、电流控制系统的关系。右：当前MPC应用程序的主要问题。（图片提供：ieee-jas.net）
采用适当的控制策略使永磁同步电动机达到预期的动作状态，与电动机部件的选择同样重要。目前，模型预测控制（MPC）是最有吸引力的方法。简而言之，MPC是指使用需要控制的动态过程的数学模型，并根据该模型的预测调整控制信号。通过这种方法，人们可以利用精练的电力转换器和传输系统模型，使PMSM在所需的约束集中运行。
顺便提一下，MPC（FCS—MPC）策略是PMSM实现MPC最直观、最简单的方法之一，是MPC研究的热点。但是，要充分发挥永磁同步电机的潜力，还有很多需要解决的问题。
近日，中国江苏大学教授（孙晓东、等研究团队在《自动化学报》（[ieee]/CAA Journal of Automatica Sinica）的[英文]版上发表了一篇评论文章。研究人员讲述了FCS-MPC的基本原理、缺点、目前开发的问题解决技术以及今后的研究方向。
将fcs-mpc应用于永磁同步电动机，对于基础模型的预测和用于确定控制信号的适当值的优化算法的计算复杂性和延迟有很大的课题。另外，FCS-MPC的计算依赖于多个模型参数，这些参数如果没有正确设定就没有意义。
本文旨在从解决这些挑战和潜在的解决方案入手，使fcs-mpc在参数的不确定性、波动以及来自外部的干扰下运行得更加稳健。一些研究侧重于评估和弥补干涉的可能性。另一项研究试图通过改进预测模型来消除参数波动的影响。例如，无参数预测模型或在线参数识别方法。
此外，还介绍了降低fcs-mpc计算负荷的最新进展。研究者们建议，通过补偿MPC计算带来的延迟的多向量FCS-MPC策略，以及调整应用于系统必须控制的变量的权重系数等其他有吸引力的方法来提高性能。
最后总结了fcs-mpc在永磁同步电机中应用的几个重要研究方向。其中一种是多步控制策略，可以大幅减少切换损失，提高系统整体效率。此外，关于推进FCS-MPC理论的重要部分，例如稳定性分析，探讨结合不同控制方案的新方法，以获得更好的性能。
“最近，新的解决方案层出不穷。在实际应用中，我们可以将永磁同步电机驱动系统与容错控制和无传感器控制等相关解决方案集成在一起，探讨如何将它们组合起来，使其更有效。”“
总体而言，改进MPC技术有助于在给定的环境下，无论工作条件多么恶劣，都能使永磁同步电机更有效地工作。反过来说，这在各个方面都会带来社会上的好处。孙教授显示：“模型旨在预测控制方法，解决具有优化要求的控制问题。随着MPC研究的深入，人们的生活将变得更加经济、安全、环保。”