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