2023年2月电工技术学报Vol.38No.4第38卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220505永磁同步电机长线变频驱动系统定频滑模预测电流控制郑长明1阳佳峰1高昂2公铮1伍小杰1（1.中国矿业大学电气工程学院徐州2211162.国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司镇江212002）摘要煤矿高效可靠生产运输的一种优选方案是采用井上变频-井下永磁同步电机长线驱动方式。长线缆会加剧电机过电压和绝缘老化，故需加装输出LC滤波器。LC滤波器增加了系统阶数，导致传统线性控制策略结构复杂且参数整定耗时。为此，该文提出一种永磁同步电机长线变频驱动系统的固定开关频率滑模预测电流控制（FSF-SPCC）策略。首先，建立基于滑模切换函数的预测模型，并设计基于滑模面跟踪的价值函数。因滑模面固有地实现了多变量控制，故可有效抑制谐振。其次，为了提升系统稳态性能并方便LC滤波器的设计，进一步提出一种三矢量FSF-SPCC控制器，实现了固定开关频率。最后，通过实验验证了所提控制策略的可行性。关键词：永磁同步电机长线驱动滑模预测控制固定开关频率中图分类号：TM3510引言随着我国“2030碳达峰、2060碳中和”战略目标的提出，加快推进煤炭高效开发与节能降耗迎来了新的挑战。常见的煤矿生产运输装备（如带式、刮板运输机等）核心部件为矿用电机，其传统驱动系统多为交流异步电动机变频驱动并配有减速器，存在维护费用高、功率因数和效率低等缺点。永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）变频直驱系统，具有结构紧凑、高效率和高可靠性等优点，近年来在煤矿工业受到了广泛关注[1]。特别是在煤矿井下开采运输应用场合，考虑到工作空间、隔爆和散热问题，优选采用井下电机、井上集中变频驱动方式。然而，其间连接的长线缆产生了诸多负面影响：①加剧机端尖峰过电压；②加快电机绕组和轴承绝缘老化；③增大谐波损耗和转矩脉动等[2]。一种较为理想的解决方案是在逆变器侧加装LC滤波器[3]。但该方法增大了系统控制阶数，导致传统控制策略无法适用。现有线性控制器通过增加LC滤波控制环以保证系统稳定性，但造成了级联环路多和参数整定复杂等问题，降低了煤矿生产可靠性[4]。因此，亟须探索高性能PMSM长线变频驱动控制策略。非线性控制策略被认为是解决多变量、强耦合PMSM驱动系统高性能控制的一种有效方案。其中，模型预测控制（ModelPredictiveControl,MPC），以其概念直观、多目标优化和约束处理...
