●前言
第1部分緒論和基礎知識
第1章概述1
1.1研究背景及意義1
1.2高性能感應電機控制策略簡述2
1.2.1矢量控制2
1.2.2直接轉矩控制2
1.2.3模型預測控制3
1.2.4無速度傳感器控制5
1.3本書主要內容6
第2章三相感應電機數學模型9
2.1三相靜止坐標繫下的數學模型9
2.2三相繫統的空間矢量描述10
2.3兩相坐標繫下感應電機的數學模型13
2.4電機參數及常用公式14
2.5本章小結16
第3章高性能電機控制中的基本問題17
3.1逆變器非線性特性辨識與補償17
3.2電機參數辨識19
3.3磁鏈觀測器23
3.3.1傳統磁鏈觀測方法23
3.3.2全階觀測器24
3.3.3轉速自適應律25
3.3.4觀測器的離散化26
3.3.5增益矩陣設計28
3.4本章小結32
第2部分傳統控制策略
第4章磁場定向矢量控制34
4.1基本原理34
4.2電流調節器設計35
4.2.1線性PI調節器設計36
4.2.2復矢量調節器設計38
4.2.3離散域調節器設計40
4.3外環調節器設計42
4.3.1磁鏈環設計42
4.3.2轉速環設計43
4.4仿真和實驗結果44
4.4.1仿真結果44
4.4.2實驗結果46
4.5本章小結49
第5章直接轉矩控制50
5.1直接轉矩控制概述50
5.2單矢量直接轉矩控制50
5.2.1基本原理51
5.2.2仿真結果52
5.2.3實驗結果53
5.3雙矢量直接轉矩控制54
5.3.1基本原理54
5.3.2仿真結果56
5.3.3實驗結果57
5.4考慮轉速影響的雙矢量直接轉矩控制58
5.4.1轉速變化對轉矩斜率的影響58
5.4.2新型占空比計算方法59
5.4.3仿真和實驗結果61
5.5本章小結64
第3部分模型預測控制
第6章傳統模型預測控制65
6.1模型預測控制概述65
6.2模型預測轉矩控制66
6.2.1基本原理66
6.2.2計算簡化67
6.2.3控制延遲補償68
6.2.4起動電流抑制68
6.2.5仿真和實驗結果69
6.3本章小結71
第7章無權重繫數模型預測控制72
7.1模型預測磁鏈控制72
7.1.1基本原理72
7.1.2仿真和實驗結果74
7.1.3磁鏈控制與轉矩控制的實驗對比76
7.2級聯式模型預測控制78
7.2.1級聯模型預測控制78
7.2.2廣義級聯模型預測控制79
7.2.3仿真對比80
7.2.4實驗對比82
7.3本章小結87
第8章魯棒模型預測控制88
8.1魯棒模型預測控制策略概述88
82基於超局部模型的無模型預測電流控制89
8.3基於擴張狀態觀測器的無模型預測電流控制90
8.4實驗對比92
8.4.1動態性能92
8.4.2穩態性能93
8.4.3參數魯棒性94
8.5本章小結100
第9章雙矢量模型預測控制101
9.1雙矢量模型預測控制介紹101
9.1.1傳統雙矢量預測轉矩控制101
9.1.2改進雙矢量預測轉矩控制102
9.1.3廣義雙矢量預測轉矩控制102
9.1.4廣義雙矢量預測磁鏈控制104
9.1.5開關點優化預測磁鏈控制105
9.2仿真和實驗結果106
9.2.1仿真結果106
9.2.2實驗結果112
9.3性能比較和量化分析117
9.3.1雙矢量MPC之間的對比117
9.3.2雙矢量MPC與傳統方法的對比118
9.4本章小結122
第10章三矢量模型預測控制123
10.1三矢量模型預測控制概述123
10.2開關點優化模型預測磁鏈控制123
10.2.1整體框圖123
10.2.2矢量選擇124
10.2.3矢量占空比優化124
10.2.4仿真結果125
10.2.5實驗結果126
10.3基於SVM的模型預測磁鏈控制127
10.3.1整體框圖127
10.3.2電壓參考值計算127
10.3.3基於固定矢量合成的SVM128
10.3.4仿真結果130
10.3.5實驗結果131
10.4統一多矢量模型預測控制132
10.4.1控制框圖132
10.4.2定子磁鏈無差拍控制132
10.4.3單矢量MPC133
10.4.4雙矢量MPC134
10.4.5廣義雙矢量MPC135
10.4.6仿真結果136
10.4.7實驗結果138
10.5本章小結143
第11章無速度傳感器運行及弱磁控制144
11.1無速度傳感器控制144
11.1.1基本原理145
11.1.2仿真結果149
11.1.3實驗結果150
11.2弱磁區模型預測控制152
11.2.1弱磁控制概述152
11.2.2恆功率區弱磁控制152
11.2.3恆電壓區弱磁控制156
11.3本章小結159
第12章三電平模型預測控制160
12.1三電平逆變器原理160
12.1.1數學模型160
12.1.2中點電位波動原因162
12.1.3調制策略164
12.2三電平模型預測轉矩控制171
12.2.1狀態預測172
12.2.2目標函數172
12.2.3仿真結果173
12.3三電平模型預測磁鏈控制175
12.3.1基本原理175
12.3.2優化矢量表176
12.3.3權重繫數調試178
12.3.4實驗驗證178
12.3.5無速度傳感器運行183
12.4基於SVM的模型預測控制187
12.4.1模型預測磁鏈控制187
12.4.2模型預測電壓控制191
12.4.3實驗結果對比分析195
12.5本章小結199
第13章感應電機調速繫統設計過程200
13.1硬件設計200
13.2軟件設計201
13.2.1仿真框架202
13.2.2實驗框架203
13.2.3代碼自動生成及程序執行時間204
13.3本章小結205
第14章展望206
參考文獻207
模型預測控制是近些年在交流電機控制領域興起的一種高性能閉環控制技術．具有概念簡單、多變量控制和動態響應快等優點，得到了國內外學者的廣泛關注。本書繫統介紹了作者近年來在感應電機高性能控制方面的研究成果，包括矢量控制、直接轉矩控制和模型預測控制，其中模型預測控制是全書的重點內容。本書首先介紹了感應電機高性能控制中的共性問題．包括逆變器非線性補償、電機參數辨識和磁鏈觀測器設計等內容，在其基礎上介紹了磁場定向矢量控制、直接轉矩控制等傳統控制策略，在第3部分則對模型預測控制進行了詳細介紹。本書突破了有限狀態集模型預測控制的理論局限，提出了多矢量模型預測控制的繫統思想和框架，並解決了其計算量大、權重優化設計、參數魯棒性、穩態性能和變開關頻率等問題。另外，本書還將無速度傳感器控制、弱磁控制以及三電平拓撲和模型預測控制相結合，提高了模型預測控制工程應用價值。最後，本書還介紹了基於模型的設計思想和方法，實現等
