功率变换器和电气传动的预测控制

自2000年前后起，机械工业出版社便锚定国外电气工程与信息工程领域，致力于先进技术著作的引进、翻译及出版工作。通过组织国内权威学者团队进行系统性选题论证，组建专业译者团队严格把控译著质量，成功打造“国际电气工程先进技术译丛”“国际信息工程先进技术译丛”等标杆性学术工程，累计服务逾百万专业读者群体。
时光荏苒，二十余载转瞬即逝，不少早期出版的产品已超出了版权授权期限。近些年，我们陆续接收到来自读者的反馈，留意到读者对于这些经典内容的阅读需求无法满足。为回馈读者，我们再度启程，精心筛选，重新与外方取得授权，如今，精装本“电气与电子工程经典译丛”荣耀登场。本译丛汇聚该领域基础理论的扛鼎之作，收纳那些历经岁月淘洗、魅力丝毫不减的经典杰作，期望为我国科学研究注入灵感源泉，为生产实践提供实用指南。
除精心甄选经典译本，我们也时刻关注行业动态，积极引入电气工程前沿技术相关的全新品种，持续为这套丛书注入新鲜血液。

在半导体变流技术、电气传动与电机拖动领域应用预测控制理论等智能控制理论与方法,是对该领域中传统控制技术手段与方法的巨大变革，代表了这一领域今后控制理论与技术应用的一个发展方向。本书详细介绍了预测控制理论在电力电子与电气传动领域的最新理论发展与技术应用，既全面详细地介绍了此领域基本的理论，同时也包含了较多使用MATLAB编写的应用示例。
本书适合许多类型的读者，特别是工作在电气工程领域并对预测控制理论有一定了解的读者群，包括从事电力电子与电气传动的研究人员、工程技术人员、高年级本科生和研究生。

何塞·罗德里格斯（Jose Rodriguez），智利工程院院士，IEEE Life Fellow，山东大学兼职讲席教授，圣塞瓦斯蒂安大学校长（2022 年起），安德烈斯·贝洛大学前校长（2015-2019 年），费德里科圣玛利亚理工大学前校长。1.核心研究方向：多电平逆变器、新型变流器拓扑结构、功率变流器控制、调速驱动系统、电驱系统高性能控制、新能源变流系统控制等。 2. 学术成果：出版专著 3 部，合作撰写多部著作章节，发表期刊和会议论文 700 余篇（含顶级期刊论文 400 余篇），H 因子 113，被引超 80000 次；2013 年被微软学术评为近五年工程领域贡献参引数全球第一的科学家；2014-2023 年连续入选科睿唯安 “高被引学者” 名单，是南美唯一获此殊荣的科学家。 3. 科研项目：主持 40 余项工业电子领域研发项目，其研究团队在 2005-2008 年被评为智利工程卓越中心。

出版说明
译者序
原书序
原书前言
原书致谢
第1章?绪论
1.1?功率变换器和传动装置的应用002
1.2?功率变换器的类型004
1.2.1?通用传动系统004
1.2.2?功率变换器的分类004
1.3?功率变换器和传动装置的控制007
1.3.1?早期的功率变换器控制007
1.3.2?目前的功率变换器控制008
1.3.3?控制要求和面临的挑战010
1.3.4?数字控制平台010
1.4?预测控制技术特别适用于电力电子领域的原因012
1.5?本书内容013
参考文献014
第2章?功率变换器和传动装置的传统控制方法
2.1?传统电流控制方法015
2.1.1?滞环电流控制015
2.1.2?基于脉宽调制或空间矢量调制的线性控制018
2.2?传统电气传动装置控制方法022
2.2.1?磁场定向控制022
2.2.2?直接转矩控制024
2.3?总结026
参考文献027
第3章?模型预测控制
3.1?功率变换器和传动装置的预测控制方法028
3.2?模型预测控制的基本原理029
3.3?电力电子和传动装置的模型预测控制031
3.3.1?控制器设计031
3.3.2?实现032
3.3.3?通用控制方案034
3.4?总结034
参考文献035
第4章?三相逆变器的预测控制
4.1?引言038
4.2?预测电流控制038
4.3?代价函数038
4.4?变换器模型039
4.5?负载模型042
4.6?预测的离散时间模型043
4.7?工作原理044
4.8?预测控制策略实施045
4.9?与传统控制策略进行比较053
4.10?总结056
参考文献056
第5章?三相三电平中性点箝位逆变器的预测控制
5.1?引言057
5.2?系统建模057
5.3?应用脉宽调制的线性电流控制方法061
5.4?预测电流控制方法062
5.5?实现064
5.5.1?开关频率降低065
5.5.2?电容电压平衡068
5.6?总结069
参考文献070
第6章?有源前端整流器的控制
6.1?引言071
6.2?整流器模型074
6.2.1?空间矢量模型074
6.2.2?离散时间模型075
6.3?在有源前端整流器中的预测电流控制076
6.3.1?代价函数076
6.4?预测功率控制079
6.4.1?代价函数和控制方案079
6.5?AC-DC-AC变换器的预测控制083
6.5.1?逆变器侧控制083
6.5.2?整流器侧控制084
6.5.3?控制方案084
6.6?总结087
参考文献087
第7章?矩阵变换器的控制
7.1?引言089
7.2?系统的模型089
7.2.1?矩阵变换器模型089
7.2.2?矩阵变换器工作原理091
7.2.3?开关的转换092
7.3?经典控制：Venturini方法092
7.4?矩阵变换器的预测电流控制095
7.4.1?为预测控制产生的矩阵变换器模型095
7.4.2?输出电流控制096
7.4.3?在输入无功功率最小条件下的输出电流控制098
7.4.4?输入无功功率控制100
7.5?总结102
参考文献103
第8章?感应电机预测控制
8.1?引言106
8.2?感应电机动态模型107
8.3?利用预测电流控制对由矩阵变换器供电的感应电机进行
磁场定向控制109
8.3.1?控制方案109
8.4?对由电压源逆变器供电的感应电机进行预测转矩控制113
8.5?对由矩阵变换器供电的感应电机进行预测转矩控制116
8.5.1?转矩与磁链控制116
8.5.2?采用输入最小化无功功率的转矩与磁链控制118
8.6?总结119
参考文献120
第9章?永磁同步电机预测控制
9.1?引言122
9.2?电机方程122
9.3?采用预测电流控制的磁场定向控制124
9.3.1?离散时间模型124
9.3.2?控制方案124
9.4?预测速度控制127
9.4.1?离散时间模型128
9.4.2?控制方案128
9.4.3?转子速度估算129
9.5?总结131
参考文献131
第10章?代价函数的选择
10.1?引言134
10.2?参考跟踪134
10.2.1?示例134
10.3?驱动约束条件135
10.3.1?开关频率最小化137
10.3.2?开关损耗最小化138
10.4?约束条件141
10.5?频谱含量143
10.6?总结146
参考文献146
第11章?权重系数设计
11.1?引言148
11.2?代价函数分类148
11.2.1?未包含权重系数的代价函数149
11.2.2?包含次要项的代价函数149
11.2.3?包含同等重要项的代价函数150
11.3?权重系数调整150
11.3.1?包含次要项的代价函数150
11.3.2?包含同等重要项的代价函数151
11.4?示例152
11.4.1?降低开关频率152
11.4.2?降低共模电压152
11.4.3?输入无功功率降低154
11.4.4?转矩与磁链控制156
11.4.5?电容电压平衡157
11.5?总结159
参考文献159
第12章?延时补偿
12.1?引言161
12.2?计算时间导致的延时影响161
12.3?延时补偿方法164
12.4?未来参考值预测167
12.4.1?采用外推法的未来参考值计算168
12.4.2?采用矢量角补偿法的未来参考值计算169
12.5?总结171
参考文献171
第13章?模型参数误差影响
13.1?引言172
13.2?三相逆变器172
13.3?采用脉宽调制的比例积分控制器173
13.3.1?控制方案173
13.3.2?模型参数误差影响174
13.4?采用脉宽调制的无差拍控制174
13.4.1?控制方案174
13.4.2?模型参数误差影响175
13.5?模型预测控制176
13.5.1?负载参数变化影响176
13.6?比较结果177
13.7?总结181
参考文献181
附录
附录A?预测控制仿真—三相逆变器183
A.1?三相逆变器的预测电流控制183
?A.1.1?仿真参数的定义186
?A.1.2?预测电流控制的MATLAB?代码187
附录B?预测控制仿真——由两电平逆变器驱动的感应电机的转矩控制189
B.1?预测转矩控制仿真参数的定义192
B.2?预测转矩控制仿真的MATLAB?代码192
附录C?预测控制仿真—矩阵变换器195
C.1?直接矩阵变换器的预测电流控制195
?C.1.1?仿真参数的定义198
?C.1.2?具有瞬时无功功率最小化的预测电流控制的
MATLAB?代码199