基于在线参数辨识补偿的直线感应电机低开关频率模型预测控制策略.pdfVIP

2022 年 8 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 16 第 37 卷第 16 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2022 DOI: 10.19595/ki.1000-6753.tces.211816 基于在线参数辨识补偿的直线感应电机 低开关频率模型预测控制策略 1 1 1 2 3 4 5 徐 伟 董定昊 葛 健 李伟业 林国斌 刘智成 袁文烨 （1. 强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学） 武汉 430074 2. 襄阳中车电机技术有限公司 襄阳 441047 3. 磁浮交通工程技术研究中心（同济大学） 上海 201804 4. 广州地铁集团有限公司 广州 510330 5. 株洲中车时代电气股份有限公司 株洲 412001 ） 摘要 为降低变换器硬件成本及开关损耗，强电流大功率的轨道交通用直线感应电机及驱动 系统通常需运行在低开关频率模式下。但是，传统的低开关频率控制方法经常会在引入较为严重 的谐波电流和推力波动的同时放大微处理器离散化带来的影响，从而恶化观测器性能。针对该问 题，该文提出一种带在线参数辨识的多步长有限集模型预测控制策略，可有效降低低开关频率下 的电流谐波，同时利用高精度参数增强系统的可靠性。首先，采用目标函数带开关项的模型预测控 制算法，实现了高采样频率下的低开关频率控制，并借助多步长模式成功抑制了因开关频率降低所 引起的谐波含量上升等问题。其次，详细对比分析了两种方法控制下的低开关频率模式对观测器性 能的影响。基于分析结果，同时考虑到轨道交通用直线感应电机中励磁电感受边端效应影响程度 较深，进一步综合分析了该模型预测方法的参数敏感性并引入参数在线辨识算法，实现了低开关 频率下的励磁电感的精确估计，提高了模型预测控制算法的预测精度和参数鲁棒性，降低了驱动 系统的谐波含量。大量仿真和实验充分表明，所提出的方法可很好地实现低开关频率下直线感应 电机励磁电感的准确跟踪，配合多步长模型预测控制算法，可对驱动系统电流谐波进行有效抑制。 关键词：直线感应电机 边端效应 模型预测控制 参数辨识 低开关频率 谐波抑制 中图分类号：TM359.4 Low Switching Frequency Model Predictive Control Strategy Based on Online Parameter Identification Compensation of Linear Induction Motor for Urban Rail Application Xu Wei 1 Dong Dinghao 1 Ge Jian 1 Li Weiye2 Lin Guobin3 Liu Zhicheng4 Yuan Wenye5 （1. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China 2. Xiangyang CRRC Motor Technology Co. Ltd Xiangyang 441047 China 3. Maglev Transportation Engineering RD Center Tongji University Shanghai 201804 China 4. Guangzhou Metro Group Co. Ltd Guangzhou 510330 China 5. Zhuzhou CRRC Times Elec