对于多相感应电机变频调速系统，模型预测电流控制器的控制目标主要是通过磁链环和转矩环的调节，分别实现基波子空间直轴电流0和交轴电流的静态控制和动态控制。


　　其中，静态控制实现对电流参考指令的精准幅值和频率的跟踪，动态控制实现电流指令变化时能够快速响应和跟踪，因此在制定目标函数时，最重要的是实现最小的电流脉动和最快速的跟踪。3次谐波子空间和5次谐波子空间谐波电流幅值约为3.2A;谐波电流的存在使得相电流波形产生较大脉动，由于谐波电流在空载和负载时幅值相差不大，因此整体上负载时相电流波形要优于空载，谐波含量较少。


　　其相电流波形脉动增大，尤其是空载时，转矩脉动增大至9N_m左右。这说明对于较为复杂的电机模型而言，有限控制集所选矢量对结果具有较大的影响。电流跟踪性能好，但电流脉动较大，导致了转矩脉动也较大。电流的脉动除了与采样频率相关之外，与3、5次谐波含量相关的加权系数K3和A的因素也需要考虑。为了衡量不同加权系数配比对结果的影响，定义基波电流脉动值MA、3次谐波电流脉动值M/3、5次谐波电流脉动值M/5以及总脉动值仿真采用初始仿真条件，以负载40m稳态电流波形进行分析，为了可能详细地分析加权系数对电流脉动的影响，本文选择了三种方式进行了多角度分析：分别选择给定转速150r/min(低速)、750r/min(中速）和1350r/min(高速）进行仿真，固定加权系数情况下，随转速升高时电流脉动值的变化规律，总体上几乎所有电流脉动值都会随给定转速的上升而增大。在实际运行过程中，电机参数特别是定、转子电阻会因温度、集肤效应而发生变化，而磁饱和、频率变化等因素也会引起电感、互感参数变化，这些参数不准确都将影响该基于模型的预测模型的精确性。本文将重点分析电机定、转子电阻误差，以及互感误差变化对控制性能的影响（磁链观测器采用的电机参数仍为准确参数）。东莞环球电机在转速指令500r/min时，负载20Hm情况下，假设定子电阻存在误差，电机预测模型中的定子电阻值为实际值的2倍或0.25倍时电机的定子电流和电磁转矩响应，可以看出在电机定子电阻存在较大误差时，电机的负载电流脉动和电磁转矩脉动基本上保持不变。


　　图1：七相电机MPC定子电阻存在误差时的仿真结果



　　互感值存在误差时的仿真结果。可以看出在模型中互感值减小为实际值的1/2时，电流脉动和转矩脉动明显增大；而互感值增大至实际值1.1倍时，电机的转矩脉动减小，但是电流发生严重畸变，倍数再增大时，电流会发生严重振荡，转矩也会跌落，环球电机无法控制。由此可见，七相感应电机MPC电流控制对定转子电阻值的变化具有很强的鲁棒性,但是对互感值误差较为敏感。


　　有限控制集模型预测电流控制在七相逆变器带阻感负载和带七相电机负载情况进行了应用研究。由于七相系统多了两个谐波子空间，需要建立空间解耦的预测模型，还需要在控制基波子空间的同时，通过目标函数及加权系数的配比进行谐波消除。


　　通过对七相逆变器阻感负载情况下的模型预测控制进行仿真和实验，对可能的影响因素进行分析比较可知：①采样频率/,对控制的结果影响最大，石越大，控制效果越好，但过高的采样频率一般受到开关元器件自身硬件限制以及软件编程计算量的2016/7/28根据电流反馈预测未来时间时域范围内的电流轨迹_汽油发电机组_国产柴油发电机组_船用发电机组_东莞发电机-江门保得利机械工业有限公司http://www.dgmotorcn.com/hydt/20160728/1217.html2/限制；


　　②其次影响控制结果的因素是有限控制集中的电压矢量选择，鉴于七相逆变器维数较大，矢量众多，要在很短的中断周期中内完成预测模型计算寻优，电压矢量的个数不能太多，通过对不同有限控制集得到的结果对比可以看出，选择PV_G14个矢量相比选择PV_DG28个矢量或者PV_DFG42个矢量得到的结果相差不大，但比选择6、心组“0”或“1”不连续的矢量效果要好很多，而选择组间隔的7个矢量构成的有限控制集PV_G_H1或PV_G_H2仅在仿真时能够实现有效控制，在实验中由于开关频率太低而无法实现；③影响控制结果较大的第三个因素是给定电流指令，当给定电流指令频率越高时，控制效果越差，当给定电流超过逆变器本身能力时，各相电流会出现不同的畸变或相位变化。④其余的因素，如预测时域长度Np、给定电流指令的精确度、电阻和电感值出现误差等，相对于模型简单的负载，影响较小。


　　通过对七相逆变器七相感应电机负载情况下的模型预测控制进行仿真，可知：①对东莞环球电机控制效果影响最大的仍然是采样频率大，但由于电机作为控制对象，其预测模型远比处负载要复杂，因此过高的釆样频率要求在系统设计时就应该考虑尽可能地减少开关周期内的计算量；②相比PV_DFG42个矢量构成的有限控制集，釆用PV_G14个矢量得到的相电流波形脉动増大，空载时转矩脉动也増大，这说明对于较为复杂环球电机模型而言，有限控制集所选矢量对控制结果具有较大的影响；


　　③对加权系数及给定转速的改变进行比较分析，可知MPC在电流频率较低时控制效果较好，可以根据需要调整加权系数来对基波、3次谐波和5次谐波的脉动值进行调节，总的平均脉动值最小的区域在0.6~0.8之间，且尺差别不能太大；


　　④七相感应电机MPC电流控制对定转子电阻值的变化具有很强的鲁棒性，但是对互感值的误差较为敏感。