【摘 要】
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永磁同步电机因其自身结构紧密、功率密度高等优势在各个领域越来越受到人们的广泛关注。预测控制算法也随着处理器计算能力的提高而重新引起学者们的重视。逆变器的可靠性问题也一直是研究的热点。在此背景下,本文针对预测控制在三相四开关逆变器驱动的永磁同步电机调速系统中的应用进行研究。本文主要对传统的三相四开关预测控制算法提出了改进。为解决三相四开关容错逆变器自身固有的电容中点电压不平衡问题,传统的模型预测控制
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永磁同步电机因其自身结构紧密、功率密度高等优势在各个领域越来越受到人们的广泛关注。预测控制算法也随着处理器计算能力的提高而重新引起学者们的重视。逆变器的可靠性问题也一直是研究的热点。在此背景下,本文针对预测控制在三相四开关逆变器驱动的永磁同步电机调速系统中的应用进行研究。本文主要对传统的三相四开关预测控制算法提出了改进。为解决三相四开关容错逆变器自身固有的电容中点电压不平衡问题,传统的模型预测控制算法需要在代价函数中加入电压项来对其进行控制,这就不可避免的导致需要对电压项的权重系数进行整定。本文针对该问题提出了无权重系数的改进预测算法,通过加入合适的直流分量,重新对电机d、q轴电流的参考值进行计算调整,从而省去了代价函数中电压项权重系数的整定工作。针对传统单矢量模型预测控制有限集数量较少导致控制性能不佳,而多矢量控制在计算过程方面又相对复杂的问题,本文提出了脉冲序列预测控制方法。该方法对构造出的不同脉冲序列进行优化,给出了电流的脉宽计算方法,最终在实现对中点电压控制的同时也提升了对系统的控制效果。针对模型预测算法依赖模型参数准确性的问题,本文提出了反馈误差自纠正的预测控制算法。通过对模型失配导致的预测误差进行分析,利用当前时刻的预测误差以及不同输出电压所引起的误差来对下一时刻的预测误差进行计算,将计算得到的误差重新反馈到当前预测阶段中,从而减小模型失配带来的影响。最后,利用MATLAB仿真软件以及实验中心现有的永磁同步电机对拖实验平台对本文提出的算法进行验证。通过实验验证了本文提出的改进算法能很好地满足运行要求,能够对电容中点电压进行有效的控制;同时反馈误差自纠正算法也能在模型失配的情况下很好地减小该问题带来的预测误差影响,系统的控制效果得到了提升。
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