面向宽速域五桥臂逆变器-双电机调速系统的无权重系数模型预测控制

五桥臂逆变器中有一相桥臂为两个三相逆变桥公用,两台逆变桥运行相互影响彼此限制,使得每台三相逆变桥的输出电压幅值显著降低。传统的模型预测控制中未考虑这一限制,由此会严重制约双电机的调速范围。对此,本文提出了一种改进的无权重系数模型预测控制方法,该方法不仅提高了双电机的调速范围,还将目标函数中不同单位的性能指标磁链和转矩,转化为一个与之等效的磁链矢量,省去了权重系数的设计,同时将五桥臂逆变器固有的电压限制问题转换为磁链限制,使得控制目标和约束条件统一,从而令目标函数最简化,并完全消除了权重系数及相应的设计和整定需求,显著降低了算法的复杂度,使控制器易于实现。仿真和实验结果表明,采用该方法不仅保证了两台电机可同时独立稳定运行,均具有良好的动静态性能,而且显著提高了双电机的调速范围。     

五桥臂逆变器-双异步电机调速系统的零矢量交错模型预测控制

五桥臂逆变器-双异步电机调速系统采用模型预测控制相比于传统的矢量控制具有更好的动态性能,易于实现系统的全局性能优化,但却存在稳态性能差、计算量大难以实现、无法消除公共桥臂开关动作需求限制等问题。对此,提出一种零矢量交错模型预测控制(ZVI-MPC)方法,将空间矢量的概念与矢量合成原理引入到模型预测中,在一个采样周期中对每台逆变器均作用两个电压矢量(一个非零矢量和一个零矢量),利用无差拍理论计算两逆变器的非零矢量作用时间,结合公共桥臂开关需求,调节各矢量作用时间并按照零矢量交错原则进行开关状态分布,以避免出现公共桥臂开关动作需求冲突。该方法在任意采样周期内只需考虑12种有效矢量组合,大大减少预测控制计算量。仿真和实验结果表明采用零矢量交错模型预测控制,两台电机可独立稳定运行,且均具有良好的动静态性能,相比于传统模型预测控制方法,本文所提方法稳态性能更理想,且计算量显著减小,易于实现。     

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。