功率变换器和电气传动的预测控制PDF电子书下载

第一部分 绪论 1

第1章 绪论 1

1.1 功率变换器和传动装置的应用 1

1.2 功率变换器的类型 3

1.2.1 通用传动系统 3

1.2.2 功率变换器的分类 3

1.3 功率变换器和传动装置的控制 6

1.3.1 早期的功率变换器控制 6

1.3.2 目前的功率变换器控制 8

1.3.3 控制要求和面临的挑战 9

1.3.4 数字控制平台 10

1.4 预测控制技术特别适用于电力电子领域的原因 11

1.5 本书内容 11

参考文献 13

第2章 功率变换器和传动装置的传统控制方法 14

2.1 传统电流控制方法 14

2.1.1 滞环电流控制 14

2.1.2 基于脉宽调制或空间矢量调制的线性控制 17

2.2 传统电气传动装置控制方法 21

2.2.1 磁场定向控制 22

2.2.2 直接转矩控制 23

2.3 总结 26

参考文献 27

第3章 模型预测控制 28

3.1 功率变换器和传动装置的预测控制方法 28

3.2 模型预测控制的基本原理 29

3.3 电力电子和传动装置的模型预测控制 31

3.3.1 控制器设计 31

3.3.2 实现 34

3.3.3 通用控制方案 34

3.4 总结 35

参考文献 35

第二部分 应用于功率变换器的模型预测控制 37

第4章 三相逆变器的预测控制 37

4.1 引言 37

4.2 预测电流控制 37

4.3 代价函数 38

4.4 变换器模型 38

4.5 负载模型 42

4.6 预测的离散时间模型 42

4.7 工作原理 43

4.8 预测控制策略实施 45

4.9 与传统控制策略进行比较 53

4.10 总结 56

参考文献 56

第5章 三相三电平中性点钳位逆变器的预测控制 57

5.1 引言 57

5.2 系统建模 57

5.3 应用脉宽调制的线性电流控制方法 61

5.4 预测电流控制方法 62

5.5 实现 64

5.5.1 开关频率降低 64

5.5.2 电容电压平衡 68

5.6 总结 70

参考文献 71

第6章 有源前端整流器的控制 72

6.1 引言 72

6.2 整流器模型 74

6.2.1 空间矢量模型 74

6.2.2 离散时间模型 76

6.3 在有源前端整流器中的预测电流控制 77

6.3.1 代价函数 77

6.4 预测功率控制 80

6.4.1 代价函数和控制方案 80

6.5 AC-DC-AC变换器的预测控制 84

6.5.1 逆变器侧控制 84

6.5.2 整流器侧控制 85

6.5.3 控制方案 85

6.6 总结 88

参考文献 88

第7章 矩阵变换器的控制 90

7.1 引言 90

7.2 系统的模型 90

7.2.1 矩阵变换器模型 90

7.2.2 矩阵变换器工作原理 92

7.2.3 开关的转换 93

7.3 经典控制：Venturini方法 93

7.4 矩阵变换器的预测电流控制 96

7.4.1 为预测控制产生的矩阵变换器模型 96

7.4.2 输出电流控制 98

7.4.3 在输入无功功率最小条件下的输出电流控制 99

7.4.4 输入无功功率控制 103

7.5 结论 104

参考文献 104

第三部分 应用于电机传动的模型预测分析 105

第8章 感应电机预测控制 105

8.1 引言 105

8.2 感应电机动态模型 106

8.3 利用预测电流控制对由矩阵变换器供电的感应电机进行磁场定向控制 108

8.3.1 控制方案 108

8.4 对由电压源逆变器供电的感应电机进行预测转矩控制 111

8.5 对由矩阵变换器供电的感应电机进行预测转矩控制 115

8.5.1 转矩与磁链控制 115

8.5.2 采用输入最小化无功功率的转矩与磁链控制 117

8.6 总结 118

参考文献 119

第9章 永磁同步电机预测控制 121

9.1 引言 121

9.2 电机方程 121

9.3 采用预测电流控制的磁场定向控制 123

9.3.1 离散时间模型 123

9.3.2 控制方案 123

9.4 预测速度控制 126

9.4.1 离散时间模型 127

9.4.2 控制方案 127

9.4.3 转子速度估算 128

9.5 总结 130

参考文献 130

第四部分 模型预测控制的设计与实现 131

第10章 代价函数的选择 131

10.1 引言 131

10.2 参考跟踪 131

10.2.1 示例 131

10.3 驱动约束条件 132

10.3.1 开关频率最小化 134

10.3.2 开关损耗最小化 135

10.4 约束条件 138

10.5 频谱含量 140

10.6 总结 143

参考文献 144

第11章 权重系数设计 145

11.1 引言 145

11.2 代价函数分类 145

11.2.1 未包含权重系数的代价函数 146

11.2.2 包含次要项的代价函数 146

11.2.3 包含同等重要项的代价函数 147

11.3 权重系数调整 147

11.3.1 包含次要项的代价函数 147

11.3.2 包含同等重要项的代价函数 148

11.4 示例 149

11.4.1 降低开关频率 149

11.4.2 降低共模电压 150

11.4.3 输入无功功率降低 150

11.4.4 转矩与磁链控制 151

11.4.5 电容电压平衡 155

11.5 总结 156

参考文献 157

第12章 延时补偿 158

12.1 引言 158

12.2 计算时间导致的延时影响 158

12.3 延时补偿方法 160

12.4 未来参考值预测 164

12.4.1 采用外推法的未来参考值计算 164

12.4.2 采用矢量角补偿法的未来参考值计算 166

12.5 总结 168

参考文献 168

第13章 模型参数误差影响 169

13.1 引言 169

13.2 三相逆变器 169

13.3 采用脉宽调制的比例积分控制器 170

13.3.1 控制方案 170

13.3.2 模型参数误差影响 170

13.4 采用脉宽调制的无差拍控制 171

13.4.1 控制方案 171

13.4.2 模型参数误差影响 172

13.5 模型预测控制 173

13.5.1 负载参数变化影响 173

13.6 比较结果 174

13.7 总结 179

参考文献 179

附录 180

附录A 预测控制仿真——三相逆变器 180

A.1 三相逆变器的预测电流控制 180

A.1.1 仿真参数的定义 183

A.1.2 预测电流控制的MATLAB？代码 184

附录B　预测控制仿真——由两电平逆变器驱动的感应电机的转矩控制 186

B.1 　预测转矩控制仿真参数的定义 189

B.2 　预测转矩控制仿真的MATLAB？代码 190

附录C　预测控制仿真——矩阵变换器 192

C.1 　直接矩阵变换器的预测电流控制 192

C.1.1 　仿真参数的定义 194

C.1.2 　具有瞬时无功功率最小化的预测电流控制的MATLAB？代码 196