永磁同步電機預測控制
宋戰鋒
- 出版商: 科學出版
- 出版日期: 2023-08-01
- 定價: $768
- 售價: 8.5 折 $653
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 179
- ISBN: 7030721047
- ISBN-13: 9787030721044
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商品描述
本書主要涵蓋永磁同步電機有限集預測控制的原理分析及其控制系統的設計與應用，同時對永磁同步電機預測控制器的參數整定方法、權值設定，以及算法簡化過程等關鍵技術問題進行論述，得出一些有益的結論。全書力求貫徹理論與實際相結合的原則，既闡明永磁同步電機預測控制的基本原理，又給出設計和分析的具體過程，反映其新技術、新方法和實際應用動態，為相關領域的理論探索與應用研究提供一定的理論基礎
目錄大綱
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 永磁同步電機發展現狀 1
1.2 永磁同步電機控制技術分類及研究現狀 2
1.3 預測控制在永磁同步電機領域的研究與應用 5
1.3.1 預測控制機理及發展過程 5
1.3.2 預測控制分類及特性 6
第2章 永磁同步電機數學模型及特性分析 11
2.1 矢量基礎 11
2.1.1 三相系統 11
2.1.2 復空間矢量及其坐標變換 13
2.1.3 實空間矢量及其坐標變換 18
2.2 永磁同步電機電壓方程 20
2.2.1 連續時間域下電壓方程 20
2.2.2 離散時間域下電壓方程 23
2.3 永磁同步電機運動方程 25
2.4 永磁同步電機數學模型標幺化 26
2.5 永磁同步電機特性分析 30
2.5.1 暫態阻抗與時間常數 30
2.5.2 功率因數特性 31
2.5.3 電流與電壓約束 32
2.5.4 弱磁特性 32
第3章 兩電平電壓源型逆變器數學模型及特性分析 35
3.1 兩電平電壓源型逆變器數學模型 35
3.2 兩電平電壓源型逆變器調制特性分析 39
3.2.1 三角波調制特性 39
3.2.2 零序註入特性 41
3.2.3 過調制特性 42
3.2.4 空間矢量脈沖寬度調制特性 44
3.2.5 空間矢量脈沖寬度調制與零序註入的關系 46
3.3 兩電平電壓源型逆變器延遲特性分析 50
3.3.1 逆變器延遲特性 50
3.3.2 控制器延遲特性 51
第4章 永磁同步電機線性控制器設計.53
4.1 永磁同步電機電流環線性控制器設計 53
4.1.1 電流環單自由度PI控制器設計 53
4.1.2 電流環兩自由度PI控制器設計 55
4.1.3 積分飽和特性與抗飽和設計 56
4.1.4 延遲補償與帶寬選擇 57
4.2 永磁同步電機轉速環線性控制器設計 59
4.2.1 轉速環單自由度PI控制器設計 59
4.2.2 轉速環兩自由度PI控制器設計 60
4.3 永磁同步電機弱磁控制器設計 61
4.3.1 弱磁控制特性分析 61
4.3.2 弱磁控制器設計及參數整定 64
第5章 永磁同步電機有限集預測控制器設計與實現 67
5.1 永磁同步電機預測模型 67
5.1.1 定子電流預測模型 67
5.1.2 轉矩與磁鏈預測模型 71
5.2 價值函數 75
5.2.1 基於定子電流預測的價值函數.75
5.2.2 基於轉矩與磁鏈預測的價值函數.76
5.2.3 價值函數中的附加約束 77
5.3 尋優策略 80
5.4 有限集預測控制延遲補償 82
5.4.1 延遲特性與影響分析 83
5.4.2 控制算法延遲補償 85
5.4.3 採樣與反饋延遲補償 87
第6章 永磁同步電機預測控制器權值設定與算法簡化 91
6.1 權值的基本概念與設定規律 91
6.1.1 權值的基本概念 91
6.1.2 權值的設定規律 92
6.2 基於價值函數的權值設定方法 95
6.2.1 經驗法 95
6.2.2 基於預測算法等效變換的權值設定.97
6.3 基於多目標排序的權值設定方法 100
6.4 預測控制器算法簡化方法 103
6.4.1 基於電流預測的算法簡化方法 103
6.4.2 基於轉矩與磁鏈預測的算法簡化方法.105
6.4.3 基於分區法的尋優過程簡化方法 108
第7章 基於預測諧振控制器的永磁同步電機周期性擾動抑制 111
7.1 永磁同步電機周期性擾動特性分析 111
7.1.1 逆變器死區效應引入的周期性擾動特性分析 111
7.1.2 電流採樣誤差引入的周期性擾動特性分析113
7.1.3 磁鏈諧波引入的周期性擾動特性分析.115
7.2 基於傳統控制器的周期性擾動抑制方法分析 116
7.2.1 基於重復控制器的周期性擾動抑制方法與特性 117
7.2.2 基於諧振控制器的周期性擾動抑制方法與特性 129
7.2.3 基於迭代學習控制器的周期性擾動抑制方法與特性 133
7.3 基於預測諧振控制器的擾動抑制方法分析 135
7.3.1 預測諧振控制器設計 136
7.3.2 預測諧振控制器參數整定與分析 139
7.4 基於雙環預測控制器的擾動抑制方法分析 143
7.4.1 雙環預測控制器設計 143
7.4.2 雙環預測控制器參數整定與分析 147
第8章 基於可變作用時間的永磁同步電機預測磁鏈控制 152
8.1 基於單矢量可變作用時間的單步預測磁鏈控制152
8.1.1 基於單矢量可變作用時間的磁鏈軌跡 153
8.1.2 單步預測最優作用時間計算 154
8.1.3 單步預測最優電壓矢量遴選 156
8.2 基於單矢量可變作用時間的多步預測磁鏈控制 157
8.2.1 多步預測最優作用時間計算 157
8.2.2 多步預測最優電壓矢量遴選 158
8.3 基於雙矢量可變作用時間的預測磁鏈控制 158
8.3.1 基於雙矢量可變作用時間的磁鏈軌跡.159
8.3.2 基於雙矢量可變作用時間的最優作用時間計算 160
8.3.3 基於雙矢量可變作用時間的最優電壓矢量遴選 161
8.4 基於切換點優化的預測磁鏈控制 161
8.4.1 基於切換點優化的磁鏈軌跡 162
8.4.2 切換點優化時間計算 164
8.4.3 最優電壓矢量遴選 164
8.4.4 切換點前後優化模式選擇 165
8.5 模型預測磁鏈控制算法實現 167
8.5.1 基於固定採樣周期的占空比更新 167
8.5.2 考慮延時補償的最優解計算 169
8.5.3 算法的在線簡化 170
參考文獻 172
前言
第1章 緒論 1
1.1 永磁同步電機發展現狀 1
1.2 永磁同步電機控制技術分類及研究現狀 2
1.3 預測控制在永磁同步電機領域的研究與應用 5
1.3.1 預測控制機理及發展過程 5
1.3.2 預測控制分類及特性 6
第2章 永磁同步電機數學模型及特性分析 11
2.1 矢量基礎 11
2.1.1 三相系統 11
2.1.2 復空間矢量及其坐標變換 13
2.1.3 實空間矢量及其坐標變換 18
2.2 永磁同步電機電壓方程 20
2.2.1 連續時間域下電壓方程 20
2.2.2 離散時間域下電壓方程 23
2.3 永磁同步電機運動方程 25
2.4 永磁同步電機數學模型標幺化 26
2.5 永磁同步電機特性分析 30
2.5.1 暫態阻抗與時間常數 30
2.5.2 功率因數特性 31
2.5.3 電流與電壓約束 32
2.5.4 弱磁特性 32
第3章 兩電平電壓源型逆變器數學模型及特性分析 35
3.1 兩電平電壓源型逆變器數學模型 35
3.2 兩電平電壓源型逆變器調制特性分析 39
3.2.1 三角波調制特性 39
3.2.2 零序註入特性 41
3.2.3 過調制特性 42
3.2.4 空間矢量脈沖寬度調制特性 44
3.2.5 空間矢量脈沖寬度調制與零序註入的關系 46
3.3 兩電平電壓源型逆變器延遲特性分析 50
3.3.1 逆變器延遲特性 50
3.3.2 控制器延遲特性 51
第4章 永磁同步電機線性控制器設計.53
4.1 永磁同步電機電流環線性控制器設計 53
4.1.1 電流環單自由度PI控制器設計 53
4.1.2 電流環兩自由度PI控制器設計 55
4.1.3 積分飽和特性與抗飽和設計 56
4.1.4 延遲補償與帶寬選擇 57
4.2 永磁同步電機轉速環線性控制器設計 59
4.2.1 轉速環單自由度PI控制器設計 59
4.2.2 轉速環兩自由度PI控制器設計 60
4.3 永磁同步電機弱磁控制器設計 61
4.3.1 弱磁控制特性分析 61
4.3.2 弱磁控制器設計及參數整定 64
第5章 永磁同步電機有限集預測控制器設計與實現 67
5.1 永磁同步電機預測模型 67
5.1.1 定子電流預測模型 67
5.1.2 轉矩與磁鏈預測模型 71
5.2 價值函數 75
5.2.1 基於定子電流預測的價值函數.75
5.2.2 基於轉矩與磁鏈預測的價值函數.76
5.2.3 價值函數中的附加約束 77
5.3 尋優策略 80
5.4 有限集預測控制延遲補償 82
5.4.1 延遲特性與影響分析 83
5.4.2 控制算法延遲補償 85
5.4.3 採樣與反饋延遲補償 87
第6章 永磁同步電機預測控制器權值設定與算法簡化 91
6.1 權值的基本概念與設定規律 91
6.1.1 權值的基本概念 91
6.1.2 權值的設定規律 92
6.2 基於價值函數的權值設定方法 95
6.2.1 經驗法 95
6.2.2 基於預測算法等效變換的權值設定.97
6.3 基於多目標排序的權值設定方法 100
6.4 預測控制器算法簡化方法 103
6.4.1 基於電流預測的算法簡化方法 103
6.4.2 基於轉矩與磁鏈預測的算法簡化方法.105
6.4.3 基於分區法的尋優過程簡化方法 108
第7章 基於預測諧振控制器的永磁同步電機周期性擾動抑制 111
7.1 永磁同步電機周期性擾動特性分析 111
7.1.1 逆變器死區效應引入的周期性擾動特性分析 111
7.1.2 電流採樣誤差引入的周期性擾動特性分析113
7.1.3 磁鏈諧波引入的周期性擾動特性分析.115
7.2 基於傳統控制器的周期性擾動抑制方法分析 116
7.2.1 基於重復控制器的周期性擾動抑制方法與特性 117
7.2.2 基於諧振控制器的周期性擾動抑制方法與特性 129
7.2.3 基於迭代學習控制器的周期性擾動抑制方法與特性 133
7.3 基於預測諧振控制器的擾動抑制方法分析 135
7.3.1 預測諧振控制器設計 136
7.3.2 預測諧振控制器參數整定與分析 139
7.4 基於雙環預測控制器的擾動抑制方法分析 143
7.4.1 雙環預測控制器設計 143
7.4.2 雙環預測控制器參數整定與分析 147
第8章 基於可變作用時間的永磁同步電機預測磁鏈控制 152
8.1 基於單矢量可變作用時間的單步預測磁鏈控制152
8.1.1 基於單矢量可變作用時間的磁鏈軌跡 153
8.1.2 單步預測最優作用時間計算 154
8.1.3 單步預測最優電壓矢量遴選 156
8.2 基於單矢量可變作用時間的多步預測磁鏈控制 157
8.2.1 多步預測最優作用時間計算 157
8.2.2 多步預測最優電壓矢量遴選 158
8.3 基於雙矢量可變作用時間的預測磁鏈控制 158
8.3.1 基於雙矢量可變作用時間的磁鏈軌跡.159
8.3.2 基於雙矢量可變作用時間的最優作用時間計算 160
8.3.3 基於雙矢量可變作用時間的最優電壓矢量遴選 161
8.4 基於切換點優化的預測磁鏈控制 161
8.4.1 基於切換點優化的磁鏈軌跡 162
8.4.2 切換點優化時間計算 164
8.4.3 最優電壓矢量遴選 164
8.4.4 切換點前後優化模式選擇 165
8.5 模型預測磁鏈控制算法實現 167
8.5.1 基於固定採樣周期的占空比更新 167
8.5.2 考慮延時補償的最優解計算 169
8.5.3 算法的在線簡化 170
參考文獻 172
