基于模型预测控制的双变换器容错控制策略研究

作     者：胡家全 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周渊深

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：双逆变器 容错控制 模型预测控制 零共模电压 

摘      要：开绕组电机在航空航天、电动汽车等应用领域有着不俗的应用前景,这主要得益于其输出电压等级高以及输出电平数多的特点,同时,相对于传统的单逆变器供电,双逆变器系统能够提供更低的功率密度和更佳的容错性能。为了解决模型预测控制时的计算延时与模型参数误差问题,本文将预测电流外推到k+2时刻的同时基于Heun预测校正方案修正了开绕组电机的离散化预测模型。在S 和S 发生故障时,以S 和S开路为例。为了抑制零序电压与共模电压,离线选取零共模电压矢量,同时在价值函数中引入了中点电位平衡附加控制项。为了进一步缩短计算延时,本文提出了两种算法。(1)准无差拍模型预测控制策略。在单步预测控制中引入无差拍的思想,并用简化SVPWM方案对剩余矢量分区。(2)改进的边界圆控制策略。开关状态组合并不需要时刻发生变化,在电流误差容许的范围内划定边界圆。在S 或S 发生开路故障后,以S开路为例。在剩余的零共模电压矢量数目较少的情况下,选择剩余的常规矢量,这种情况下有更多的开关状态组合可供选择,由此本文提出了满意优化预测控制策略,该算法将电压跳变、电流跟随和中点电位平衡逐级分层设计。为了防止电压的变化导致非故障开关管的损坏,将电压控制作为硬性约束指标;为了实现更好的电流的跟随效果,将电流跟随作为主控制目标;最后的控制目标是中点电位平衡。为了防止出现优化无解,其中一种解决方案是建立新的满意度判断函数,而另外一种方案是引入了模糊决策的思想弱化满意与失控的界限。