【摘 要】
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由于价格低廉、制造简单,异步电机在电力传动领域应用广泛。近年来,随着数字处理器的快速发展,模型预测控制在电力传动领域中的应用也越来越多。本文针对异步电机研究了三种典型的模型预测转矩控制策略,它们是传统模型预测转矩控制与两种不需要权重系数的新型模型预测转矩控制:模型预测磁链/电压控制,串联模型预测转矩控制。针对传统模型预测转矩控制(本文的基础),全面研究了其基本原理及实现步骤。研究了磁链观测器的选择
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由于价格低廉、制造简单,异步电机在电力传动领域应用广泛。近年来,随着数字处理器的快速发展,模型预测控制在电力传动领域中的应用也越来越多。本文针对异步电机研究了三种典型的模型预测转矩控制策略,它们是传统模型预测转矩控制与两种不需要权重系数的新型模型预测转矩控制:模型预测磁链/电压控制,串联模型预测转矩控制。针对传统模型预测转矩控制(本文的基础),全面研究了其基本原理及实现步骤。研究了磁链观测器的选择,权重系数对系统性能的影响,扩展价值函数对系统性能的影响,起动电流抑制策略。为了提高系统的稳态性能,研究了双矢量模型预测转矩控制。在此基础上探讨了组合电压矢量作用顺序对系统控制性能的影响。阐述了传统模型预测转矩控制中数字控制延时存在的原因,并给出了相应的解决方案。针对模型预测磁链控制和模型预测电压控制,首次通过理论论证了两者数学本质上的一致性。为了提高系统的稳态性能,研究了双矢量模型预测磁链/电压控制,通过理论分析给出了选择最优组合电压矢量以及对应电压矢量作用时间的方法。为了进一步的提高系统稳态性能,研究了磁链无差拍控制(模型预测磁链/电压控制+PWM调制)。除此之外,为了进一步拓展其调速范围,提出了基于磁链无差拍控制的弱磁控制策略。针对串联模型预测转矩控制,为了提高系统的稳态性能,探讨了任意双矢量控制在串联模型预测转矩控制中应用的优劣。进一步的,为了探讨占空比控制在串联模型预测转矩控制中应用的可行性,提出了一种用于研究系统转矩和磁链可控性的几何方法。研究发现,基于占空比控制的串联模型转矩控制在高速区间存在磁链失控现象。为了解决这个问题,提出了多矢量串联模型预测转矩控制。进一步的研究发现,如果系统运行在弱磁区间,多矢量串联模型预测转矩控制依然存在磁链失控情况。为了解决这个问题,提出了改进多矢量串联模型预测转矩控制。并通过引入K值,针对改进多矢量串联模型预测转矩控制提出了弱磁控制策略。
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