精准预测控制下的双电机共轴驱动多点性能优化研究

Aiming at the application of multi-motor in industrial medium voltage high power transmission, this project will study the double-side dynamic performance, master-slave torque balance control and double-sided energy cooperative control for the dual-motor dual-PWM variable frequency speed regulation system under master-slave structure. It will establish a multi-point performance optimization architecture based on the double-sided model predictive control. The main work is to:.1) Explore the application of model predictive direct power control (MPDPC) and model predictive direct torque control (MPDTC) under the two-sided master-slave structure from the perspective of dynamic and static performance of the two-sided coupled vector;.2) Improve the power prediction accuracy of the MPDPC algorithm from the aspect of the calculation principle error, prediction structure error and parameter mismatch error by considering the estimation factor of the virtual flux linkage on the rectification side;.3) Implement the MPDTC algorithm master-slave torque balance prediction control to ensure the adjustment of the dual-motor coaxial drive under multiple states by designing, with the consideration for the master-slave torque difference factor of the dual motor, the suppression loop for the distribution error, steady-state error and dynamic error respectively. .4) Study the cooperative control of the intermediate side from the perspective of dynamic power to ensure the stability of the intermediate side voltage, considering the efficiency of double-sided energy flow, especially when the load is abrupt.

本项目以多电机在工业中压大功率传动场合应用为背景，针对主从结构下的双电机双PWM变频调速系统双侧动态性能、主从转矩均衡控制及双侧能量协同控制问题展开研究，项目以双侧模型预测控制为基础建立多点性能优化架构体系，主要工作拟：.1)从双侧耦合矢量的动、静态性能角度，探索双侧主从结构下的模型预测直接功率控制（MPDPC）、模型预测直接转矩控制（MPDTC）应用研究；.2)考虑整流侧虚拟磁链估计差因素，从预测算法本身角度，按计算原理误差、预测结构误差和参数不匹配误差三方面来提升MPDPC算法功率预测的精准性；.3)考虑双电机主从转矩差因素，分别针对分配误差、稳态误差和动态误差设计抑制环节，实现MPDTC算法主从转矩均衡预测控制，以保证多状态下双电机共轴驱动的调速性能；.4)考虑双向能量流动的效率，尤其是负载突变时，从动态功率角度出发研究中间侧协同控制，确保中间侧电压稳定性。

本项目以多电机在工业中压大功率传动场合应用为背景，针对主从结构下的双电机双PWM变频调速系统双侧动态性能、主从转矩均衡控制及双侧能量协同控制问题展开研究，项目以双侧模型预测控制为基础建立多点性能优化架构体系，主要工作：.1)从双侧耦合矢量的动、静态性能角度，探索多步预测下双侧主从结构下的模型预测直接功率控制（MPDPC）、模型预测直接转矩控制（MPDTC）应用研究；.2)考虑双电机主从转矩差因素，分别针对分配误差、稳态误差和动态误差设计抑制环节，实现MPDTC算法主从转矩均衡预测控制，以保证多状态下双电机共轴驱动的调速性能；.3)结合模型预测控制，完成对基于系统级最小损耗下的双侧多步预测动态协同控制研究，并对各功率部分进行一步预测及多步预测计算。建立有功功率瞬时预测目标函数，在优化各权重因子的基础上结合观测器等控制策略实现系统动态能效优化并进行仿真验证：.4)将模型预测控制算法应用到工程领域，考虑整流侧虚拟磁链误差因素，从预测算法本身角度结合观测器来提升MPDPC算法功率预测的精准性；.5)针对企业厂级和产线级能源介质预测方面进行电耗预测研究，并对生产过程中轴承故障检测问题进行研究，构建相关数学模型，并通过生产实验数据进行验证