永磁同步电机谐波抑制算法（13）——传统预测控制与传统谐波抑制的碰撞
1.背景
在我谐波抑制专题中，收藏量比较高的是多同步旋转坐标系变换的方法，也是企业里用的比较多的一种方法，毕竟它的原理非常简单易懂。
https://zhuanlan.zhihu.com/p/673773182
不过之前也没有想到将这种算法和预测控制相结合。今天恰好看到一篇文献（是25年五月份刚出炉的一篇文献）：
X. Zhang and T. Yuan, "Model Predictive Current Control With Specific Harmonic Suppression for PMSM Drives," in IEEE Transactions on Industrial Electronics, doi: 10.1109/TIE.2025.3559954.
2.文章的简单介绍
文章所提算法的框图如下：
算法的框图还是比较简单的。我们先看看传统多同步旋转坐标系方法的框图：
参考文献：[1]廖勇,甄帅,刘刃,等.用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动[J].中国电机工程学报,2011,31(21):119-127.DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2011.21.017.
上面那篇TIE的框图，可以理解为：把传统多同步旋转坐标系方法的电流环PI控制器都换成的预测电流控制模块，这个预测电流控制模块可以用各种预测电流控制（无差拍预测电流控制、无模型预测电流控制、单矢量预测电流控制等等）。
PS：文章中用的是单矢量模型预测控制，我这里就不用单矢量预测控制了，个人感觉单矢量预测控制的谐波太大。我这里用的是无模型预测电流控制。
3.仿真验证
仿真参数如下（死区时间设置为3us）：
Pn = 5;%电机极对数
Ls = 2e-3;%定子电感，采用隐极的，Ld=Lq=Ls
Rs = 0.62;%定子电阻
flux = 0.0672;%永磁体磁链
Vdc=270;%直流母线电压
iqmax=20;%额定电流
Tdead = 30e-7;%死区时间
J = 1.7e-3;%转动惯量
B = 3e-4;%阻尼系数
仿真工况设置如下：
0.1s突加负载，0.2s开始实行谐波电流抑制。
3.1 1000r/min下的谐波抑制效果验证
基波dq坐标系下的dq电流如下图所示：
电机的主要波形如下：
同步旋转坐标系下的5、7次谐波电流的dq电流分量变化如下图所示。
（1）在0.1s之前，由于电机完全空载所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7都基本为0；
（2）0.1s时突加负载电流，此时由于逆变器非线性的影响，电机会出现五七次谐波相电流，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始有所变化；
（3）由于0.2s开始施加谐波电流抑制算法，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始减小，最终减小到0并稳定于0.
相电流FFT的对比：
谐波抑制前：
谐波抑制后：
3.2 2000r/min下的谐波抑制效果验证
基波dq坐标系下的dq电流如下图所示：
电机的主要波形如下：
同步旋转坐标系下的5、7次谐波电流的dq电流分量变化如下图所示。
（1）在0.1s之前，由于电机完全空载所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7都基本为0；
（2）0.1s时突加负载电流，此时由于逆变器非线性的影响，电机会出现五七次谐波相电流，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始有所变化；
（3）由于0.2s开始施加谐波电流抑制算法，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始减小，最终减小到0并稳定于0.
相电流FFT的对比：
谐波抑制前：
谐波抑制后：
3.3 2000r/min（半载）下的谐波抑制效果验证
下面把电机负载减为原来的一半。
基波dq坐标系下的dq电流如下图所示：
电机的主要波形如下：
同步旋转坐标系下的5、7次谐波电流的dq电流分量变化如下图所示。
（1）在0.1s之前，由于电机完全空载所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7都基本为0；
（2）0.1s时突加负载电流，此时由于逆变器非线性的影响，电机会出现五七次谐波相电流，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始有所变化；
（3）由于0.2s开始施加谐波电流抑制算法，所以5、7次谐波电流的dq电流分量id5、iq5、id7、iq7开始减小，最终减小到0并稳定于0.
相电流FFT的对比：
谐波抑制前：
谐波抑制后：
4.总结
该算法把传统预测电流控制与传统谐波抑制算法相结合，同样实现了优异的谐波电流抑制效果。上述仿真结果表明，该算法在不同转速、不同负载条件下都可以有效抑制谐波电流。