双转子对转永磁同步电机不平衡负载下模型预测控制研究

微特电机 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (8): 38-44.

双转子对转永磁同步电机不平衡负载下模型预测控制研究

张书宽¹,张淯森¹,张佳卉²,刘　朔²,曹元福²,常　超³,纪玉龙³

1. 大连海事大学船舶电气工程学院,大连 116026; 2. 中国北方车辆研究所,北京 100072; 3. 大连海事大学轮机工程学院,大连 116026

出版日期:2025-08-28 发布日期:2025-08-28
作者简介:张书宽( 1988—) ,男,博士,副教授,研究方向为永磁电机及其驱动控制技术等。张佳卉( 1975—) ,通信作者,男,正高级工程师,研究方向为车辆热管理,驱动控制技术等。

Model Predictive Control of Dual-Rotor Contra-Rotating Permanent Magnet Synchronous Machine Under Unbalanced Load Condition

ZHANG Shukuan¹, ZHANG Yusen¹, ZHANG Jiahui², LIU Shuo², CAO Yuanfu², CHANG Chao³, JI Yulong³

1. College of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University,Dalian 116026, China;
2. China North Vehicle Research Institute,Beijing 100072, China; 3. Marine Engineering College,Dalian Maritime University,Dalian 116026, China

Online:2025-08-28 Published:2025-08-28

摘要/Abstract

摘要： 对转永磁同步电机具有高效率、高功率密度的优点,在对转推进领域具有显著的应用潜力,其双转子的同步控制特性直接影响驱动系统的运行稳定性。基于模型预测控制的双转子不平衡负载下的控制策略,建立对转永磁同步电机数学模型,基于主从控制策略建立了具有多步预测时域和滚动优化机制的模型预测控制系统,搭建了对转永磁同步电机模型预测控制的仿真模型,对转速变化、负载变化和不平衡负载时电机的动态特性进行仿真分析。结果表明,该控制策略能够实现双转子系统的同步控制,为改善对转推进系统的控制提供参考。

关键词: 对转永磁同步电机, 模型预测控制, 主从控制, 负载突变

Abstract: The contra-rotating permanent magnet synchronous motor ( CRPMSM) has the advantages of high efficiency and high power density, showing significant application potential in the field of contra-rotating propulsion. The synchronous control characteristics of the dual rotors directly affect the operational stability of the drive system. The methods focuses on the control strategy for the CRPMSM under unbalanced load conditions based on model predictive control ( MPC) . The mathematical model of the CRPMSM is established. An MPC system with multi-step prediction horizon and rolling optimization mechanism is designed based on the master-slave control strategy. A simulation model of the CRPMSM with MPC is built to analyze the dynamic characteristics of the motor under speed changes, load variations, and unbalanced loads. The results indicate that this control strategy can achieve synchronous control of the dual-rotor system, providing a reference for improving the control performance of contra-rotating propulsion systems.

Key words: contra-rotating permanent magnet synchronous motor, model predictive control, master-slave control, load variation

张书宽, 张淯森, 张佳卉, 刘　朔, 曹元福, 常超, 纪玉龙. 双转子对转永磁同步电机不平衡负载下模型预测控制研究[J]. 微特电机, 2025, 53(8): 38-44.

ZHANG Shukuan, ZHANG Yunsen, ZHANG Jiahui, LIU Shuo, CAO Yuanfu, CHANG Chao, JI Yulong. Model Predictive Control of Dual-Rotor Contra-Rotating Permanent Magnet Synchronous Machine Under Unbalanced Load Condition[J]. Small & Special Electrical Machines, 2025, 53(8): 38-44.

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