低开关频率下的泰勒展开离散化异步电机模型预测控制研究
发布时间：2021-12-30 14:39
牵引传动系统是机车、动车的核心,由于牵引传动系统的开关频率通常在500Hz以内,所以实现在低开关频率下的牵引电机的高性能控制成为了牵引传动系统领域的一大难题。本课题将模型预测控制应用到牵引控制系统中,不仅能够解决在低开关频率下波形畸变的问题,而且也可以提高系统的控制性能。本文对低开关频率下异步电机模型预测控制方案进行了较为深入的研究,首先进行传统离散化电流模型预测控制器基本原理介绍,并建立了控制器状态空间模型,在Matlab仿真环境下与矢量控制进行对比分析,为低开关频率下电流模型预测控制器设计提供理论基础;针对开关频率降低后,传统离散化电流模型预测控制由于电流内环不收敛导致的转速外环发散现象;对模型预测控制的离散化方法进行了改进,通过采用保留高阶项的方法保证电流内环控制精度,并进行了传统离散化模型预测控制、改进离散化模型预测控制、矢量控制仿真对比,验证了所提方案的正确性和有效性。在前期仿真的基础上,搭建了基于TMS320F28335 DSP的两电平交流调速实验平台,编写了传统离散化与改进离散化电流模型预测控制算法,进行了相关实验验证。实验结果表明采用改进离散化模型预测控制算法的动态、稳...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 异步电机模型预测控制研究现状
1.2.1 异步电机模型预测控制的分类
1.2.2 异步电机模型预测控制研究现状
1.3 低开关频率下异步电机预测控制技术现状
1.4 本课题研究的主要内容
2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.1 异步电机数学模型
2.2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.2.1 模型预测控制基本原理
2.2.2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.2.3 传统异步电机模型预测电流控制系统的仿真分析
2.3 本章小结
3 低开关频率下异步电机的改进模型预测电流控制系统及仿真分析
3.1 低开关频率下实现MPC遇到的问题
3.2 低开关频率下异步电机改进模型预测电流控制器的设计
3.2.1 低开关频率下模型预测改进电流控制器的设计
3.2.2 低开关频率下模型预测改进电流控制器的算法实现
3.3 低开关频率下异步电机改进模型预测电流控制器的仿真分析
3.3.1 电流预测控制系统内环跟踪性能仿真分析
3.3.2 不同开关频率的对比仿真分析
3.3.3 参数匹配异常下的对比仿真分析
3.4 本章小结
4 本文改进方法的实验验证
4.1 异步电机调速实验平台介绍
4.1.1 实验平台的构成及功能介绍
4.1.2 主电路
4.1.3 信号调理电路
4.1.4 控制电路
4.2 低开关频率下异步电机电流模型预测控制软件介绍
4.2.1 主程序
4.2.2 电流模型预测控制程序
4.3 低开关频率下异步电机模型预测对比实验研究
4.3.1 稳态情况下的实验结果及分析
4.3.2 动态情况下的实验结果及分析
4.3.3 参数失配情况下的实验结果及分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文结论
5.2 未来研究工作展望
致谢
参考文献
在校学习期间所发表论文、获得奖励及参与科研项目
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,张保程,周钦. 电工技术学报. 2018(05)
[2]永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,周钦,张保程. 中国电机工程学报. 2018(06)
[3]感应电机三矢量模型预测磁链控制[J]. 张永昌,夏波,杨海涛. 电气工程学报. 2017(03)
[4]基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制[J]. 张虎,张永昌,夏波,杨海涛. 电工技术学报. 2017(03)
[5]基于双边界圆限定策略的感应电机预测控制研究[J]. 齐昕,付永星,周晓敏,周珂,马祥华. 中国电机工程学报. 2017(01)
[6]基于系统级功率平衡的双PWM变频系统模型预测控制研究[J]. 肖雄,张勇军,王京,李华德. 中国电机工程学报. 2016(21)
[7]以电流矢量为目标的永磁同步电机定子电流动态预测[J]. 荆锴,孙鹤旭,董砚,郑易. 电工技术学报. 2016(02)
[8]中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述[J]. 齐昕,周珂,王长松,周晓敏,潘治赟,马祥华. 中国电机工程学报. 2015(24)
[9]一种感应电机预测控制的电流静差消除方法[J]. 金辛海,张扬,杨明,徐殿国. 电机与控制学报. 2015(11)
[10]永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法[J]. 王庚,杨明,牛里,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2015(10)
硕士论文
[1]永磁同步电机无差拍控制技术研究[D]. 谢晓峰.北方工业大学 2017
[2]低开关频率下双馈发电机控制策略研究[D]. 王云飞.合肥工业大学 2017
[3]三相异步电机的实时模型预测控制方法研究[D]. 李金辉.大连理工大学 2014
[4]异步电机模型预测电流控制技术研究[D]. 张亚林.华中科技大学 2012
本文编号：3558404
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 异步电机模型预测控制研究现状
1.2.1 异步电机模型预测控制的分类
1.2.2 异步电机模型预测控制研究现状
1.3 低开关频率下异步电机预测控制技术现状
1.4 本课题研究的主要内容
2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.1 异步电机数学模型
2.2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.2.1 模型预测控制基本原理
2.2.2 传统异步电机模型预测电流控制系统
2.2.3 传统异步电机模型预测电流控制系统的仿真分析
2.3 本章小结
3 低开关频率下异步电机的改进模型预测电流控制系统及仿真分析
3.1 低开关频率下实现MPC遇到的问题
3.2 低开关频率下异步电机改进模型预测电流控制器的设计
3.2.1 低开关频率下模型预测改进电流控制器的设计
3.2.2 低开关频率下模型预测改进电流控制器的算法实现
3.3 低开关频率下异步电机改进模型预测电流控制器的仿真分析
3.3.1 电流预测控制系统内环跟踪性能仿真分析
3.3.2 不同开关频率的对比仿真分析
3.3.3 参数匹配异常下的对比仿真分析
3.4 本章小结
4 本文改进方法的实验验证
4.1 异步电机调速实验平台介绍
4.1.1 实验平台的构成及功能介绍
4.1.2 主电路
4.1.3 信号调理电路
4.1.4 控制电路
4.2 低开关频率下异步电机电流模型预测控制软件介绍
4.2.1 主程序
4.2.2 电流模型预测控制程序
4.3 低开关频率下异步电机模型预测对比实验研究
4.3.1 稳态情况下的实验结果及分析
4.3.2 动态情况下的实验结果及分析
4.3.3 参数失配情况下的实验结果及分析
4.4 本章小结
5 总结与展望
5.1 全文结论
5.2 未来研究工作展望
致谢
参考文献
在校学习期间所发表论文、获得奖励及参与科研项目
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电机三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,张保程,周钦. 电工技术学报. 2018(05)
[2]永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制[J]. 徐艳平,王极兵,周钦,张保程. 中国电机工程学报. 2018(06)
[3]感应电机三矢量模型预测磁链控制[J]. 张永昌,夏波,杨海涛. 电气工程学报. 2017(03)
[4]基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制[J]. 张虎,张永昌,夏波,杨海涛. 电工技术学报. 2017(03)
[5]基于双边界圆限定策略的感应电机预测控制研究[J]. 齐昕,付永星,周晓敏,周珂,马祥华. 中国电机工程学报. 2017(01)
[6]基于系统级功率平衡的双PWM变频系统模型预测控制研究[J]. 肖雄,张勇军,王京,李华德. 中国电机工程学报. 2016(21)
[7]以电流矢量为目标的永磁同步电机定子电流动态预测[J]. 荆锴,孙鹤旭,董砚,郑易. 电工技术学报. 2016(02)
[8]中高功率交流电机逆变器的低开关频率控制策略综述[J]. 齐昕,周珂,王长松,周晓敏,潘治赟,马祥华. 中国电机工程学报. 2015(24)
[9]一种感应电机预测控制的电流静差消除方法[J]. 金辛海,张扬,杨明,徐殿国. 电机与控制学报. 2015(11)
[10]永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法[J]. 王庚,杨明,牛里,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2015(10)
硕士论文
[1]永磁同步电机无差拍控制技术研究[D]. 谢晓峰.北方工业大学 2017
[2]低开关频率下双馈发电机控制策略研究[D]. 王云飞.合肥工业大学 2017
[3]三相异步电机的实时模型预测控制方法研究[D]. 李金辉.大连理工大学 2014
[4]异步电机模型预测电流控制技术研究[D]. 张亚林.华中科技大学 2012
本文编号：3558404
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