異步電機模型預(yù)測電流控制技術(shù)研究.pdf

1、研究高性能的變頻調(diào)速技術(shù)為應(yīng)對節(jié)能減排、提升裝備制造和工藝控制水平的市場需求具有重要意義。近十年來,模型預(yù)測控制因具有簡單有效的控制結(jié)構(gòu)和多變量、多約束、多目標(biāo)等工業(yè)控制優(yōu)勢而引起了廣泛關(guān)注。本文以異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)為研究對象，結(jié)合經(jīng)典磁場定向控制的基本思想和模型預(yù)測控制的優(yōu)勢,對模型預(yù)測電流控制技術(shù)的基本原理和特點、模型預(yù)測電流控制系統(tǒng)的設(shè)計和基于電流預(yù)測控制的異步電動機調(diào)速系統(tǒng)性能進行了較為深入的研究。
　　介紹了模型預(yù)測

2、電流控制的基本原理，建立了逆變器系統(tǒng)的離散狀態(tài)空間預(yù)測模型及預(yù)測電流控制目標(biāo)函數(shù)，分析研究了預(yù)測電流控制的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)及參數(shù)失配等情況下的特點并與常規(guī)PI控制器進行了對比研究,對模型預(yù)測控制中影響控制系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素進行了仿真研究，為電機系統(tǒng)的預(yù)測電流控制研究提供理論基礎(chǔ)。
　　針對常規(guī)模型預(yù)測電流控制器在多電平、長預(yù)測時域等復(fù)雜應(yīng)用場合中計算量過大的問題,提出了基于扇區(qū)的三矢量預(yù)測和基于相鄰矢量的四矢量預(yù)測兩種改進的預(yù)測電流控制

3、算法，并對改進前后算法的計算量和系統(tǒng)控制性能進行了比較，研究表明，所提出的改進算法將計算量減小了一半,同時保證了系統(tǒng)控制性能不受影響。
　　分析了異步電機基于磁場定向控制的預(yù)測電流控制基本原理，在αβ兩相靜止坐標(biāo)系下建立了以定子電流和轉(zhuǎn)子磁鏈作為狀態(tài)變量的異步電機離散狀態(tài)空間預(yù)測模型,設(shè)計了模型預(yù)測電流控制器。采用工程最佳設(shè)計法設(shè)計了轉(zhuǎn)速控制器，并設(shè)計了全速度范圍適用的電壓-電流混合模型磁鏈觀測器,設(shè)計了磁鏈閉環(huán)控制器。對模型預(yù)測

4、電流存在的控制延時，采用增大預(yù)測時域長度進行了補償。分析比較了模型預(yù)測電流控制三種典型的預(yù)測模型離散化方法及其對控制性能的影響，研究了參數(shù)失配情況下模型預(yù)測電流控制器的魯棒性。
　　基于交直交變頻器的主電路拓?fù)?，設(shè)計了異步電機模型預(yù)測電流控制變頻調(diào)速系統(tǒng)?；谧韪胸?fù)載實驗平臺,驗證分析了MPC模型預(yù)測電流控制器的關(guān)鍵基本特性，對預(yù)測算法的延時補償算法和提出的減小計算量的改進算法進行了實驗。在帶感應(yīng)電機負(fù)載實驗平臺上，實驗驗證了模型