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第一部分 绪论1

第1章 绪论1

1.1 功率变换器和传动装置的应用1

1.2 功率变换器的类型3

1.2.1 通用传动系统3

1.2.2 功率变换器的分类3

1.3 功率变换器和传动装置的控制6

1.3.1 早期的功率变换器控制6

1.3.2 目前的功率变换器控制8

1.3.3 控制要求和面临的挑战9

1.3.4 数字控制平台10

1.4 预测控制技术特别适用于电力电子领域的原因11

1.5 本书内容11

参考文献13

第2章 功率变换器和传动装置的传统控制方法14

2.1 传统电流控制方法14

2.1.1 滞环电流控制14

2.1.2 基于脉宽调制或空间矢量调制的线性控制17

2.2 传统电气传动装置控制方法21

2.2.1 磁场定向控制22

2.2.2 直接转矩控制23

2.3 总结26

参考文献27

第3章 模型预测控制28

3.1 功率变换器和传动装置的预测控制方法28

3.2 模型预测控制的基本原理29

3.3 电力电子和传动装置的模型预测控制31

3.3.1 控制器设计31

3.3.2 实现34

3.3.3 通用控制方案34

3.4 总结35

参考文献35

第二部分 应用于功率变换器的模型预测控制37

第4章 三相逆变器的预测控制37

4.1 引言37

4.2 预测电流控制37

4.3 代价函数38

4.4 变换器模型38

4.5 负载模型42

4.6 预测的离散时间模型42

4.7 工作原理43

4.8 预测控制策略实施45

4.9 与传统控制策略进行比较53

4.10 总结56

参考文献56

第5章 三相三电平中性点钳位逆变器的预测控制57

5.1 引言57

5.2 系统建模57

5.3 应用脉宽调制的线性电流控制方法61

5.4 预测电流控制方法62

5.5 实现64

5.5.1 开关频率降低64

5.5.2 电容电压平衡68

5.6 总结70

参考文献71

第6章 有源前端整流器的控制72

6.1 引言72

6.2 整流器模型74

6.2.1 空间矢量模型74

6.2.2 离散时间模型76

6.3 在有源前端整流器中的预测电流控制77

6.3.1 代价函数77

6.4 预测功率控制80

6.4.1 代价函数和控制方案80

6.5 AC-DC-AC变换器的预测控制84

6.5.1 逆变器侧控制84

6.5.2 整流器侧控制85

6.5.3 控制方案85

6.6 总结88

参考文献88

第7章 矩阵变换器的控制90

7.1 引言90

7.2 系统的模型90

7.2.1 矩阵变换器模型90

7.2.2 矩阵变换器工作原理92

7.2.3 开关的转换93

7.3 经典控制：Venturini方法93

7.4 矩阵变换器的预测电流控制96

7.4.1 为预测控制产生的矩阵变换器模型96

7.4.2 输出电流控制98

7.4.3 在输入无功功率最小条件下的输出电流控制99

7.4.4 输入无功功率控制103

7.5 结论104

参考文献104

第三部分 应用于电机传动的模型预测分析105

第8章 感应电机预测控制105

8.1 引言105

8.2 感应电机动态模型106

8.3 利用预测电流控制对由矩阵变换器供电的感应电机进行磁场定向控制108

8.3.1 控制方案108

8.4 对由电压源逆变器供电的感应电机进行预测转矩控制111

8.5 对由矩阵变换器供电的感应电机进行预测转矩控制115

8.5.1 转矩与磁链控制115

8.5.2 采用输入最小化无功功率的转矩与磁链控制117

8.6 总结118

参考文献119

第9章 永磁同步电机预测控制121

9.1 引言121

9.2 电机方程121

9.3 采用预测电流控制的磁场定向控制123

9.3.1 离散时间模型123

9.3.2 控制方案123

9.4 预测速度控制126

9.4.1 离散时间模型127

9.4.2 控制方案127

9.4.3 转子速度估算128

9.5 总结130

参考文献130

第四部分 模型预测控制的设计与实现131

第10章 代价函数的选择131

10.1 引言131

10.2 参考跟踪131

10.2.1 示例131

10.3 驱动约束条件132

10.3.1 开关频率最小化134

10.3.2 开关损耗最小化135

10.4 约束条件138

10.5 频谱含量140

10.6 总结143

参考文献144

第11章 权重系数设计145

11.1 引言145

11.2 代价函数分类145

11.2.1 未包含权重系数的代价函数146

11.2.2 包含次要项的代价函数146

11.2.3 包含同等重要项的代价函数147

11.3 权重系数调整147

11.3.1 包含次要项的代价函数147

11.3.2 包含同等重要项的代价函数148

11.4 示例149

11.4.1 降低开关频率149

11.4.2 降低共模电压150

11.4.3 输入无功功率降低150

11.4.4 转矩与磁链控制151

11.4.5 电容电压平衡155

11.5 总结156

参考文献157

第12章 延时补偿158

12.1 引言158

12.2 计算时间导致的延时影响158

12.3 延时补偿方法160

12.4 未来参考值预测164

12.4.1 采用外推法的未来参考值计算164

12.4.2 采用矢量角补偿法的未来参考值计算166

12.5 总结168

参考文献168

第13章 模型参数误差影响169

13.1 引言169

13.2 三相逆变器169

13.3 采用脉宽调制的比例积分控制器170

13.3.1 控制方案170

13.3.2 模型参数误差影响170

13.4 采用脉宽调制的无差拍控制171

13.4.1 控制方案171

13.4.2 模型参数误差影响172

13.5 模型预测控制173

13.5.1 负载参数变化影响173

13.6 比较结果174

13.7 总结179

参考文献179

附录180

附录A 预测控制仿真——三相逆变器180

A.1 三相逆变器的预测电流控制180

A.1.1 仿真参数的定义183

A.1.2 预测电流控制的MATLAB？代码184

附录B　预测控制仿真——由两电平逆变器驱动的感应电机的转矩控制186

B.1 　预测转矩控制仿真参数的定义189

B.2 　预测转矩控制仿真的MATLAB？代码190

附录C　预测控制仿真——矩阵变换器192

C.1 　直接矩阵变换器的预测电流控制192

C.1.1 　仿真参数的定义194

C.1.2 　具有瞬时无功功率最小化的预测电流控制的MATLAB？代码196