论文部分内容阅读
间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)多机传动系统利用中间直流环节作为母线连接多个逆变级驱动多个交流负载，其钳位电路简单，只需要1个二极管和1个小容量电容，使电路结构更加紧凑，集成度更高。该系统还具有开关器件少、功率因数高和输入输出波形良好等优点，适用于交流调速系统中多台电机协同控制的场合。本文以间接矩阵变换器-双电机系统为研究对象，针对两电机的转矩同步控制策略做了深入的研究。
本文对间接矩阵变换器-双电机转矩同步控制系统的转矩同步误差进行了分析，针对基于主从控制结构中转矩同步误差开环的问题，提出了一种基于对角矩阵的有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。FCS-MPC作为一种先进的控制算法，具有动态响应快、易于实现系统的多目标控制等优点，适用于双电机转矩同步控制系统，解决多个控制目标的优化问题。通过对IMC双电机系统进行统一建模，将同步误差作为新的状态变量参与到IMC逆变级的开关状态选择中，IMC的整流级仍采用无零矢量的空间矢量调制策略。
在多电机系统加权求和型价值函数FCS-MPC中，随着电机数量的增加，权重系数的数量也随之增加，整定变得困难。为此，基于IMC双电机系统的统一预测模型，本文构造了二次型价值函数的标准形，将整定三个权重系数的问题转化为一个辅助型对角矩阵的求解，并基于系统的李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析，提出一种离线求解算法，求得的对角矩阵可以保证价值函数在连续控制周期内都为Lyapunov函数，进而保证了误差向量收敛于零且系统渐近稳定，从而解决了权重系数自整定的难题。
在MATLAB/Simulink上对本文所提控制策略进行仿真研究，仿真结果表明，与传统控制策略相比较，系统中各电机的跟踪误差和同步误差具有良好的收敛性，在保证各电机较好的跟踪性能的同时，转矩同步控制性能大大提高，稳态控制精度也有所改善；同时对于载荷波动等工况突变问题具有更好的动态响应能力。
本文对间接矩阵变换器-双电机转矩同步控制系统的转矩同步误差进行了分析，针对基于主从控制结构中转矩同步误差开环的问题，提出了一种基于对角矩阵的有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。FCS-MPC作为一种先进的控制算法，具有动态响应快、易于实现系统的多目标控制等优点，适用于双电机转矩同步控制系统，解决多个控制目标的优化问题。通过对IMC双电机系统进行统一建模，将同步误差作为新的状态变量参与到IMC逆变级的开关状态选择中，IMC的整流级仍采用无零矢量的空间矢量调制策略。
在多电机系统加权求和型价值函数FCS-MPC中，随着电机数量的增加，权重系数的数量也随之增加，整定变得困难。为此，基于IMC双电机系统的统一预测模型，本文构造了二次型价值函数的标准形，将整定三个权重系数的问题转化为一个辅助型对角矩阵的求解，并基于系统的李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析，提出一种离线求解算法，求得的对角矩阵可以保证价值函数在连续控制周期内都为Lyapunov函数，进而保证了误差向量收敛于零且系统渐近稳定，从而解决了权重系数自整定的难题。
在MATLAB/Simulink上对本文所提控制策略进行仿真研究，仿真结果表明，与传统控制策略相比较，系统中各电机的跟踪误差和同步误差具有良好的收敛性，在保证各电机较好的跟踪性能的同时，转矩同步控制性能大大提高，稳态控制精度也有所改善；同时对于载荷波动等工况突变问题具有更好的动态响应能力。