59、感应电机驱动的模型预测控制技术解析

感应电机驱动的模型预测控制技术解析

1 引言

在电力转换器和驱动应用中，模型预测控制（MPC）技术展现出了显著的优势。对于感应电机（IM）驱动而言，特定的MPC技术，如预测电流控制（PCC）、预测转矩控制（PTC）和预测磁链控制（PFC），具有较高的吸引力。下面将详细介绍这些技术的原理、模型以及应用效果。

2 感应电机与电压源逆变器建模

2.1 感应电机动态模型

感应电机用于实现PCC、PTC和PFC技术，其动态模型可表示为以下方程：
- (u_s = R_s i_s + \frac{d}{dt} \psi_s)
- (0 = R_r i_r + \frac{d}{dt} \psi_r - j\omega \psi_r)
- (\psi_{ms} = L_s i_s + L_m i_r)
- (\psi_{mr} = L_r i_r + L_m i_s)
- (T = \frac{3}{2} p (\psi_s^* \times i_s))
- (\frac{d}{dt} \omega = \frac{1}{J} (T - T_l))

2.2 两电平电压源逆变器（VSI）动态模型

两电平VSI的所有可行电压向量和相关开关状态可通过以下方程表示：
- (S = \frac{2}{3} (S_a + a S_b + a^2 S_c))，其中 (a = e^{j2\pi/3})，(S_i = 1) 表示相关相的上开关导通，(S_i = 0) 表示相关相的上开关关断，(i = a, b, c)（相）。
- 输出电压向量 (v = V_{d