基于MPC的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著人們對能源危機(jī)和環(huán)保問題的日益重視，電氣傳動領(lǐng)域的節(jié)能減排已經(jīng)成為保護(hù)自然環(huán)境和有效面對能源危機(jī)的一項(xiàng)有效途徑。異步電機(jī)雙PWM變頻調(diào)速技術(shù)是電氣傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，因此，研究高性能的異步電機(jī)雙PWM變頻調(diào)速技術(shù)對電氣傳動系統(tǒng)的效率提高及能源節(jié)約具有重要意義。基于此，本文研究了一種基于模型預(yù)測控制（Model Predective Control,MPC）的三相異步電機(jī)雙PWM變頻調(diào)速系統(tǒng)，具體的研究方法和主要內(nèi)容如下：
　　

2、（1）本文選擇三相電壓型PWM整流器作為網(wǎng)側(cè)變流器。首先，在簡單分析三相電壓型PWM整流器數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)側(cè)整流器的電壓電流雙閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究；同時，為了選擇一種更好的產(chǎn)生PWM波的方法，對比分析了SPWM和SVPWM兩種產(chǎn)生PWM波的調(diào)制算法。然后，為了使變流器直流側(cè)對負(fù)載變化有更好的響應(yīng)速度，研究了引入標(biāo)幺值電流補(bǔ)償環(huán)節(jié)的雙閉環(huán)控制策略。最后，仿真結(jié)果表明：基于SVPWM的整流器比基于SPWM的整流器具有更好的控制性能；

3、同時，在電流內(nèi)環(huán)引入標(biāo)幺值電流補(bǔ)償環(huán)節(jié)后的雙閉環(huán)控制對負(fù)載的變化具有更好的響應(yīng)速度和穩(wěn)壓效果。
　　（2）研究了一種基于MPC的機(jī)側(cè)逆變器矢量控制策略。首先，簡單分析了異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和基于轉(zhuǎn)子磁場定向的矢量控制(Field Oriented Control-Vector Control,FOC-VC)策略。然后，詳細(xì)研究了基于MPC的機(jī)側(cè)逆變器的矢量控制；同時，針對現(xiàn)有MPC存在計(jì)算量大且最優(yōu)控制算法復(fù)雜，從而導(dǎo)致MPC最優(yōu)控

4、制精度低及消耗硬件資源多的問題，通過對價值函數(shù)的等效變換，本文提出了兩種改進(jìn)模型預(yù)測控制的方案。方案一，首先，以基礎(chǔ)電壓矢量為角平分線將空間矢量平面分成6個大區(qū)；再利用無差拍控制理論和縱向壓縮變換概念得到參考電壓預(yù)測值及其所在大區(qū)；最后，通過邏輯判斷模塊得到最優(yōu)電壓矢量及其對應(yīng)的最優(yōu)開關(guān)序列。方案二，首先，借鑒無差拍理論和橫向壓縮變換理論得到預(yù)測參考電壓及所在的扇區(qū)，進(jìn)而在對應(yīng)的扇區(qū)中建立新坐標(biāo)系；然后，再對新坐標(biāo)系中區(qū)域分界線上的矢量