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異步電機(jī)低OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)頻率的模型研究
降低逆變器OMAL開(kāi)關(guān)器件的OMAL開(kāi)關(guān)頻率可以增加其輸出功率，但會(huì)增大諧波畸變。大容量變頻器低OMAL開(kāi)關(guān)頻率的高性能控制，涉及采用適合的電機(jī)控制策略，使得在低OMAL開(kāi)關(guān)頻率下獲得較小諧波畸變的同時(shí)，又能使系統(tǒng)具有快速響應(yīng)能力，是交流電機(jī)中壓大功率傳動(dòng)高性能控制方面的一個(gè)難題。

異步電機(jī)低OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)頻率的模型研究
以國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目和臺(tái)達(dá)環(huán)境與教育基金會(huì)《電力電子科教發(fā)展計(jì)劃》項(xiàng)目為背景和支撐，對(duì)異步電機(jī)低OMAL開(kāi)關(guān)頻率（200~300Hz）下的高性能控制方案進(jìn)行了較為全面深入的研究，主要工作包括：將模型預(yù)測(cè)控制引入到逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制領(lǐng)域，提出一種單步模型預(yù)測(cè)直接轉(zhuǎn)矩控制（MPDTC）方法，以磁鏈和轉(zhuǎn)矩偏差平方和作為價(jià)值函數(shù)，優(yōu)先懲罰其中較大的偏差，減小了磁鏈和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。通過(guò)在價(jià)值函數(shù)中添加OMAL開(kāi)關(guān)跳變次數(shù)約束適當(dāng)降低了OMAL開(kāi)關(guān)頻率。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該MPDTC方法的有效性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)單步預(yù)測(cè)控制難以權(quán)衡多個(gè)控制目標(biāo)。在單步MPTDC的基礎(chǔ)上，以NPC三電平逆變器驅(qū)動(dòng)異步電機(jī)系統(tǒng)為控制對(duì)象，引入狀態(tài)輸出軌跡外推形成長(zhǎng)預(yù)測(cè)范圍，提出一種新穎的低OMAL開(kāi)關(guān)頻率MPDTC方法。以平均OMAL開(kāi)關(guān)頻率作為價(jià)值函數(shù)，將控制問(wèn)題描述為一個(gè)帶約束條件的有限狀態(tài)集滾動(dòng)時(shí)域優(yōu)化問(wèn)題。針對(duì)優(yōu)化求解的不可行性，采用更新優(yōu)化準(zhǔn)則價(jià)值函數(shù)的策略。該方法可使系統(tǒng)運(yùn)行在300Hz左右的低OMAL開(kāi)關(guān)頻率下獲得快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和較理想的電流諧波畸變。針對(duì)4kW和1.6MW異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真研究對(duì)其有效性進(jìn)行了評(píng)估驗(yàn)證。 在本文確立的MPTDC方法基礎(chǔ)上，提出一種低OMAL開(kāi)關(guān)頻率的模型預(yù)測(cè)直接電流控制（MPDCC）方法，使得逆變器OMAL開(kāi)關(guān)頻率zui小化且保持電流軌跡在給定滯環(huán)范圍內(nèi)。該方法可將NPC三電平逆變器OMAL開(kāi)關(guān)頻率降低至300Hz以下，同時(shí)獲得了較理想的電流諧波畸變和動(dòng)靜態(tài)性能。與已有單步預(yù)測(cè)電流控制的對(duì)比仿真結(jié)果驗(yàn)證了其有效性。針對(duì)所提低OMAL開(kāi)關(guān)頻率MPDTC和MPDCC方法諧波性能不如采用優(yōu)化PWM時(shí)理想，優(yōu)化PWM不能直接應(yīng)用于高性能閉環(huán)控制系統(tǒng)，深入研究了一種基于自控電機(jī)定子磁鏈軌跡跟蹤控制（FTTC）的優(yōu)化PWM閉環(huán)方案。提出結(jié)合SHEPWM特點(diǎn)的脈沖實(shí)時(shí)修正策略，實(shí)現(xiàn)了磁鏈軌跡跟蹤控制。仿真結(jié)果表明，該方法既能在200Hz~300Hz的低OMAL開(kāi)關(guān)頻率下獲得較小諧波畸變，又具有快速響應(yīng)能力，相比本文所提的低OMAL開(kāi)關(guān)頻率MPDTC和MPDCC方法，其電流諧波性能更優(yōu)。研究了一種基于模型預(yù)測(cè)磁鏈軌跡跟蹤的優(yōu)化PWM新型閉環(huán)控制方案，在不需要估計(jì)基波分量的前提下實(shí)現(xiàn)優(yōu)化PWM的閉環(huán)控制。將控制問(wèn)題構(gòu)造為一個(gè)帶邊界約束條件的二次目標(biāo)函數(shù)型*化問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于無(wú)差拍和二次規(guī)劃的模型預(yù)測(cè)磁鏈軌跡跟蹤控制器。

異步電機(jī)低OMAL歐瑪爾開(kāi)關(guān)頻率的模型研究
基于該新型閉環(huán)系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，QP法能盡可能小地修正優(yōu)化PWM同時(shí)消除磁鏈偏差，電流諧波性能比DB法略好。相比基于自控電機(jī)模型的FTTC閉環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，兩者動(dòng)靜態(tài)性能相當(dāng)，電流總諧波畸變率都維持在5%以內(nèi)。