13、独立运行无刷双馈感应发电机的预测控制

独立运行无刷双馈感应发电机的预测控制

1 引言

预测控制因其灵活的原理、快速的响应和高精度而备受关注。为了在稳态和动态运行中都获得更好的性能，模型预测电流控制（MPCC）被用于独立应用中无刷双馈感应发电机（BDFIG）的控制绕组（CW）电流调节，以取代传统的PI控制器。同时，由于参数不匹配对MPCC控制性能的不利影响，还提出了无参数预测电流控制（NPCC）策略，该策略无需电机参数，仅依靠测量的电机信息来预测CW电流的变化。

1.1 预测控制策略概述

预测控制策略主要包括模型预测控制（MPC）、广义预测控制和无差拍控制。MPC通过系统模型预测控制变量的未来行为，并根据预定义的优化准则确定IGBT的最优开关模式。MPC已广泛应用于电力变换器、电机驱动和双馈感应发电机（DFIG）等领域。

1.2 独立BDFIG的控制方法

对于独立BDFIG，已提出了MPCC方法，其在CW电流控制方面表现出比PI控制器更好的电流跟踪性能。然而，由于在控制周期中仅使用一个电压矢量，会产生较大的电流纹波。因此，有限控制集模型预测控制（FCS - MPC）策略结合调制算法被提出，该策略在每个采样周期选择两个相邻的有效矢量和一个零矢量，以最小化成本函数，具有较小的电流纹波和较高的控制精度。此外，还提出了模型预测功率控制（MPPC）和模型预测转矩控制（MPTC）。但现有的MPC方法对电机模型的准确性非常敏感，因此无参数依赖的预测控制策略更具吸引力。

2 独立BDFIG的模型预测电流控制（MPCC）

2.1 MPC的特点

MPC的主要特点是使用系统模型预测受控变量的未来行为，控制器根据预定义的优化准则