大功率變換器及工業傳動模型預測控制
托拜厄斯·蓋爾
- 出版商: 機械工業
- 出版日期: 2026-09-01
- 售價: $1,008
- 語言: 簡體中文
- 頁數: 463
- ISBN: 7111816951
- ISBN-13: 9787111816959
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相關分類:
電力電子 Power-electronics、控制系統 Control-systems
- 此書翻譯自: Model Predictive Control of High Power Converters and Industrial Drives
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商品描述
本書首先介紹了工業電力電子系統市場和相關技術的發展趨勢，坐標變換、空間矢量、功率半導體器件等基礎知識，以及矢量控制、直接轉矩控制、載波調制和優化脈沖調制等經典控制和調制方法，為後續內容提供了合適的基礎。本書的核心部分則介紹了適用於低開關頻率大功率變換器和電機驅動領域的幾種控制算法，解釋了長預測範圍預測控制的概念，介紹了基於滯環的模型預測轉矩控制和基於脈沖調制的模型預測控制的控制方法，以及各種方法的優化。采用本書介紹的方法可以使大功率變換器系統在低開關頻率下仍然具有優異的動態和穩態性能，從而能夠提高大功率變換器的功率輸出、降低電流畸變、減小濾波器體積、獲得極快的動態響應並保證在安全工作區域限制內的可靠運行。本書適合電力電子與電力傳動領域的研究生、教師、工程師和實踐者閱讀，尤其是對大功率變換器和工業傳動的從業人員具有較大的參考價值。
目錄大綱
出版說明
譯者序
原書前言
縮略語中英文對照表
書中變量及符號等釋義
第1章 概述
1.1 工業電力電子
1.1.1 中壓變速傳動
1.1.2 市場趨勢
1.1.3 技術趨勢
1.2 控制和調制策略
1.2.1 要求
1.2.2 最新策略
1.2.3 挑戰
1.3 模型預測控制
1.3.1 控制問題
1.3.2 控制原理
1.3.3 優點及挑戰
1.4 研究前景和動機
1.5 主要成果
1.6 本書概要
1.7 預備知識
參考文獻
第2章 工業電力電子
2.1 預備知識
2.1.1 三相系統
2.1.2 標幺值系統
2.1.3 靜止坐標系
2.1.4 旋轉坐標系
2.1.5 空間矢量
2.2 感應電機
2.2.1 電機模型的空間矢量表示
2.2.2 電機模型的矩陣表示
2.2.3 電機模型的標幺值表示
2.2.4 電機模型的狀態空間表示
2.2.5 電機諧波模型
2.3 功率半導體器件
2.3.1 集成門極換流晶閘管
2.3.2 功率二極管
2.4 多電平電壓源型逆變器
2.4.1 中點鉗位逆變器
2.4.2 五電平有源中點鉗位逆變器
2.5 案例分析
2.5.1 中點鉗位逆變器驅動系統
2.5.2 有緩沖約束的中點鉗位逆變器驅動系統
2.5.3 五電平有源中點鉗位逆變器驅動系統
2.5.4 並網中點鉗位變換器系統
參考文獻
第3章 經典控制與調制策略
3.1 控制與調制策略的要求
3.1.1 與電機相關的要求
3.1.2 與電網相關的要求
3.1.3 與變換器相關的要求
3.1.4 總結
3.2 控制與調制策略框圖
3.3 基於載波的脈沖寬度調制
3.3.1 單相基於載波的脈沖寬度調制
3.3.2 三相基於載波的脈沖寬度調制
3.3.3 總結與特性
3.4 優化脈沖調制
3.4.1 脈沖模式與諧波分析
3.4.2 三電平變換器的優化問題
3.4.3 五電平變換器的優化問題
3.4.4 總結與特性
3.5 脈寬調制的性能權衡
3.5.1 電流總諧波畸變與開關損耗
3.5.2 轉矩總諧波畸變與開關損耗
3.6 感應電機驅動控制方法
3.6.1 標量控制
3.6.2 磁場定向控制
3.6.3 直接轉矩控制
附錄3.A 單相OPP的諧波分析
附錄3.B 數學優化
3.B.1 一般優化問題
3.B.2 混合整數優化問題
3.B.3 凸優化問題
參考文獻
第4章 短步長預測控制
4.1 單相阻感負載電路的預測電流控制
4.1.1 控制問題
4.1.2 電流軌跡預測
4.1.3 優化問題
4.1.4 控制算法
4.1.5 性能評估
4.1.6 多步長預測
4.1.7 總結
4.2 三相感應電機的預測電流控制
4.2.1 案例研究
4.2.2 控制問題
4.2.3 控制器模型
4.2.4 優化問題
4.2.5 控制算法
4.2.6 性能評估
4.2.7 關於範數的選擇
4.2.8 延遲補償
4.3 三相異步電機的預測轉矩控制
4.3.1 案例研究
4.3.2 控制問題
4.3.3 控制器模型
4.3.4 優化問題
4.3.5 控制算法
4.3.6 代價函數分析
4.3.7 轉矩與電流控制器的代價函數比較
4.3.8 性能評估
4.4 總結
參考文獻
第5章 多步長預測控制
5.1 預備知識
5.1.1 案例研究
5.1.2 控制器模型
5.1.3 代價函數
5.1.4 優化問題
5.1.5 基於窮舉搜索的控制算法
5.2 整數二次規劃描述
5.2.1 優化問題的向量描述
5.2.2 無約束最小化求解
5.2.3 整數二次規劃
5.2.4 預測步長為1的直接模型預測控制
5.3 一種求解優化問題的有效方法
5.3.1 準備知識和關鍵特性
5.3.2 改進的球形解碼算法
5.3.3 一個預測範圍為1的例子
5.3.4 一個預測範圍為2的例子
5.4 計算負擔
5.4.1 離線計算
5.4.2 在線預處理
5.4.3 球形解碼
附錄5.A 狀態空間模型
附錄5.B 向量形式的代價函數推導
參考文獻
第6章 多步長預測控制性能評估
6.1 中點鉗位逆變器驅動系統性能評估
6.1.1 性能評估框架
6.1.2 開關頻率為250Hz時的性能對比
6.1.3 閉環成本
6.1.4 相對電流總諧波畸變率
6.1.5 暫態運行
6.2 基於直接求整的次優化模型預測控制
6.3 帶LC濾波器的中點鉗位逆變器驅動系統性能評估
6.3.1 案例研究
6.3.2 控制器模型
6.3.3 優化問題
6.3.4 穩態運行
6.3.5 暫態運行
6.4 總結與討論
6.4.1 穩態性能
6.4.2 暫態性能
6.4.3 代價函數
6.4.4 控制目標
6.4.5 計算覆雜度
附錄6.A 狀態空間模型
附錄6.B 輸出參考向量計算
6.B.1 第一步：定子頻率
6.B.2 第二步：逆變器電壓
6.B.3 第三步：輸出參考向量
參考文獻
第7章 模型預測直接轉矩控制
7.1 引言
7.2 預備知識
7.2.1 案例分析
