应用混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略

西安交通大学学报 ›› 2024, Vol. 58 ›› Issue (8) : 19 -27.

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摘要

传统磁轴承三电平调制策略在数字控制系统中存在控制延迟问题，影响电流纹波抑制效果。针对上述问题，提出一种基于混合逻辑动态模型预测控制器的磁轴承三电平调制策略。基于混杂系统理论，建立混合逻辑动态模型，统一表征出驱动电路充电、放电和续流工作模态，实现三电平调制；结合模型预测控制理论，将所建立的混合逻辑动态模型作为预测模型，预测磁轴承的控制电流，实现对控制延迟的补偿，并将预测控制电流送入到代价函数中，得出驱动电路的最优控制信号；基于所提调制策略构建了磁轴承控制系统，并与传统调制策略进行对比。仿真结果表明：在轻载扰动工况下，所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)策略，电流纹波分别降低了49.90%和49.87%;在中载扰动工况下，所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略，电流纹波分别降低了49.99%和49.84%;在重载扰动工况下，所提调制策略相比于传统三电平滞环调制策略与传统三电平PWM策略，电流纹波分别降低了50.08%和49.77%。在三电平调制机制的基础上，所提调制策略能够有效补偿一个采样周期的控制延迟，达到降低电流纹波的效果。