作者：金涛，沈学宇，刘页
页数：200
出版社：科学出版社
出版日期：2020
ISBN：9787030663986
电子书格式：PDF
PDF下载地址
内容简介
随着微处理器技术的迅猛发展，模型预测控制在电力电子变换器方面的应用受到了广大靠前外学者越来越多的关注。本书详细介绍了模型预测控制的基本理论以及该理论在新能源发电系统逆变器以及感应电机中的应用。重点介绍了逆变器在新能发电系统并网运行时的输出电流控制、离网运行时的输出电压控制以及感应电机的预测转矩控制。本书可供为从事新能源并网、电力电子建模与控制、电机控制、预测控制算法及其工程应用的研究生、教师等工作的技术人员参考和阅读。
本书特色
本书重点介绍逆变器在新能源发电系统并网运行时的输出电流控制、离网运行时的输出电压控制以及感应电机的预测转矩控制。
目录
目录
前言
第1章绪论 1
1.1研究背景和意义1
1.2逆变器运行控制技术研究现状5
1.3感应电机运行控制技术研究现状 11
参考文献15
第 2章三电平 NPC逆变器的模型预测控制19
2.1三电平 NPC逆变器模型 19
2.2模型预测电流控制原理及算法设计 21
2.2.1 并网侧预测模型的建立 21
2.2.2 多目标约束代价函数的构造 22
2.2.3 FCS-MPC总体流程分析 24
2.3改进的 FCS-MPC策略 26
2.3.1 延时补偿后的 FCS-MPC 26
2.3.2 基于分区判断的 FCS-MPC 30
2.3.3 仿真分析与验证 34
2.4基于电流差分矢量的改进无模型预测电流控制 37
2.4.1 负载参数变化的影响38
2.4.2 IMFPCC工作原理 38
2.4.3 IMFPCC算法流程 40
2.4.4 仿真分析与验证 42
2.5本章小结47
参考文献47
第 3章不平衡电网电压下并网逆变器电流质量及功率协调控制策略 49
3.1不平衡电网下的三相逆变并网同步技术49
3.1.1 基本锁相环 49
3.1.2 同步旋转参考坐标系锁相环( SRF-PLL)50
3.1.3 双二阶广义积分器锁相环( DSOGI-PLL)52
3.1.4 解耦双同步参考坐标系锁相环( DDSRF-PLL) 54
3.1.5 仿真分析与验证 57
3.2不平衡电网下并网逆变器的数学建模60
3.3并网逆变器的不平衡及电流限幅灵活控制 62
3.3.1 电流参考发生器 62
3.3.2 功率参考发生器 64
3.3.3 控制方案的总体流程分析68
3.3.4 仿真分析与验证 69
3.4本章小结76
参考文献76
第 4章离网逆变器的多步模型预测电压控制 78
4.1三电平 NPC离网逆变器的离散数学模型 78
4.2多步模型预测电压控制策略 80
4.2.1 传统 FCS-MPVC保守性分析 80
4.2.2 本章所提 FCS-MPVC-MSP控制策略 82
4.3仿真验证与分析85
4.3.1 稳态分析85
4.3.2 暂态分析89
4.3.3 模型失配的影响 91
4.3.4 多目标 FCS-MPVC-MSP优化控制 93
4.4本章小结95
参考文献95
第 5章感应电机模型预测转矩控制与数字控制系统 97
5.1感应电机模型与预测模型97
5.1.1 感应电机数学模型 97
5.1.2 感应电机预测模型 99
5.1.3 磁链观测器 100
5.2数字控制系统101
5.3计算延时与延时补偿103
5.4仿真分析与验证 105
5.5本章小结 109
参考文献 109
第 6章基于两电平逆变器的多步模型预测转矩控制 111
6.1两电平逆变器的多步模型预测转矩控制 111
6.1.1 两电平逆变器模型 111
6.1.2 多步模型预测转矩控制 113
6.2基于改进的多步模型预测的感应电机模型预测转矩控制 116
6.3仿真结果及分析 118
6.4本章小结 123
参考文献 123
第 7章基于 NPC逆变器的模型预测转矩控制125
7.1 NPC逆变器的模型预测转矩控制 125
7.1.1 NPC逆变器模型 125
7.1.2 NPC逆变器中点电压平衡 127
7.2简化的感应电机模型预测转矩控制128
7.3仿真结果及分析 130
7.4本章小结 136
参考文献 137
第 8章基于 FPGA的感应电机模型预测转矩控制 138
8.1基于 Xilinx System Generator for DSP的 FPGA开发 138
8.2基于图形化建模的模型预测转矩控制开发140
8.3仿真结果比较分析与基于 FPGA的硬件协同仿真 149
8.3.1 仿真结果比较分析 150
8.3.2 基于 FPGA的硬件协同仿真 154
8.4本章小结 159
参考文献 159
第 9章实验结果与分析161
9.1基于 Simulink Real-Time的实时控制系统 161
9.1.1 目标机启动 162
9.1.2 主机设置164
9.2新能源发电逆变器的并网和离网实验 166
9.2.1 实验平台166
9.2.2 硬件电路设计 169
9.2.3 并网实验171
9.2.4 离网实验176
9.3感应电机的模型预测转矩控制实验179
9.3.1 基于两电平逆变器的多步模型预测控制实验179
9.3.2 基于三电平 NPC逆变器的模型预测转矩控制实验 184 9.4本章小结 187
参考文献 188
前言
第1章绪论 1
1.1研究背景和意义1
1.2逆变器运行控制技术研究现状5
1.3感应电机运行控制技术研究现状 11
参考文献15
第 2章三电平 NPC逆变器的模型预测控制19
2.1三电平 NPC逆变器模型 19
2.2模型预测电流控制原理及算法设计 21
2.2.1 并网侧预测模型的建立 21
2.2.2 多目标约束代价函数的构造 22
2.2.3 FCS-MPC总体流程分析 24
2.3改进的 FCS-MPC策略 26
2.3.1 延时补偿后的 FCS-MPC 26
2.3.2 基于分区判断的 FCS-MPC 30
2.3.3 仿真分析与验证 34
2.4基于电流差分矢量的改进无模型预测电流控制 37
2.4.1 负载参数变化的影响38
2.4.2 IMFPCC工作原理 38
2.4.3 IMFPCC算法流程 40
2.4.4 仿真分析与验证 42
2.5本章小结47
参考文献47
第 3章不平衡电网电压下并网逆变器电流质量及功率协调控制策略 49
3.1不平衡电网下的三相逆变并网同步技术49
3.1.1 基本锁相环 49
3.1.2 同步旋转参考坐标系锁相环( SRF-PLL)50
3.1.3 双二阶广义积分器锁相环( DSOGI-PLL)52
3.1.4 解耦双同步参考坐标系锁相环( DDSRF-PLL) 54
3.1.5 仿真分析与验证 57
3.2不平衡电网下并网逆变器的数学建模60
3.3并网逆变器的不平衡及电流限幅灵活控制 62
3.3.1 电流参考发生器 62
3.3.2 功率参考发生器 64
3.3.3 控制方案的总体流程分析68
3.3.4 仿真分析与验证 69
3.4本章小结76
参考文献76
第 4章离网逆变器的多步模型预测电压控制 78
4.1三电平 NPC离网逆变器的离散数学模型 78
4.2多步模型预测电压控制策略 80
4.2.1 传统 FCS-MPVC保守性分析 80
4.2.2 本章所提 FCS-MPVC-MSP控制策略 82
4.3仿真验证与分析85
4.3.1 稳态分析85
4.3.2 暂态分析89
4.3.3 模型失配的影响 91
4.3.4 多目标 FCS-MPVC-MSP优化控制 93
4.4本章小结95
参考文献95
第 5章感应电机模型预测转矩控制与数字控制系统 97
5.1感应电机模型与预测模型97
5.1.1 感应电机数学模型 97
5.1.2 感应电机预测模型 99
5.1.3 磁链观测器 100
5.2数字控制系统101
5.3计算延时与延时补偿103
5.4仿真分析与验证 105
5.5本章小结 109
参考文献 109
第 6章基于两电平逆变器的多步模型预测转矩控制 111
6.1两电平逆变器的多步模型预测转矩控制 111
6.1.1 两电平逆变器模型 111
6.1.2 多步模型预测转矩控制 113
6.2基于改进的多步模型预测的感应电机模型预测转矩控制 116
6.3仿真结果及分析 118
6.4本章小结 123
参考文献 123
第 7章基于 NPC逆变器的模型预测转矩控制125
7.1 NPC逆变器的模型预测转矩控制 125
7.1.1 NPC逆变器模型 125
7.1.2 NPC逆变器中点电压平衡 127
7.2简化的感应电机模型预测转矩控制128
7.3仿真结果及分析 130
7.4本章小结 136
参考文献 137
第 8章基于 FPGA的感应电机模型预测转矩控制 138
8.1基于 Xilinx System Generator for DSP的 FPGA开发 138
8.2基于图形化建模的模型预测转矩控制开发140
8.3仿真结果比较分析与基于 FPGA的硬件协同仿真 149
8.3.1 仿真结果比较分析 150
8.3.2 基于 FPGA的硬件协同仿真 154
8.4本章小结 159
参考文献 159
第 9章实验结果与分析161
9.1基于 Simulink Real-Time的实时控制系统 161
9.1.1 目标机启动 162
9.1.2 主机设置164
9.2新能源发电逆变器的并网和离网实验 166
9.2.1 实验平台166
9.2.2 硬件电路设计 169
9.2.3 并网实验171
9.2.4 离网实验176
9.3感应电机的模型预测转矩控制实验179
9.3.1 基于两电平逆变器的多步模型预测控制实验179
9.3.2 基于三电平 NPC逆变器的模型预测转矩控制实验 184 9.4本章小结 187
参考文献 188