摘要：随着电力电子技术、电气工程与自动化技术和电机控制理论的发展，异步电机直接转矩在运动控制系统中得到了广泛应用，传统直接转矩控制系统是继矢量控制系统之后发展起来的另一种高动态性能的交流电动机变压变频调速系统，利用转矩反馈直接控制电动机的电磁转矩，被广泛应用于电力电子传动领域。

目前，在直接转矩控制系统中，存在着转矩和定子磁链脉动较大的问题，这种问题导致系统控制延时、滞后，严重阻碍系统运行，降低了系统的可靠性，因此科学家们提出一种带有延时补偿的模型预测直接转矩控制方法，利用外推法对定子磁链和转矩进行预测，并得到一种具有延时补偿的控制策略，实现优于传统直接转矩控制的模型预测直接转矩控制方法。

本文对模型预测直接转矩控制（MPDTC）的国内外发展状况进行了研究，然后在逆变器驱动异步电机模型基础上建立了基于离散时间内部预测模型，以转矩和磁链偏差平方和作为价值函数，通过在线跟踪化评估开关变换矢量对异步电机的作用效果，最终选择使目标函数最小的那个电压矢量就是最优电压矢量作用于逆变器。并建立了异步电机三电平模型预测直接转矩控制系统，并在MATLAB/Simulink环境下搭建了该系统，进行了仿真实验。

实验结果表明该控制算法动态响应较快，有效地降低了电流谐波，且能够有效降低转矩和磁链脉动，解决了传统方法中存在的延时问题。

关键词：三电平逆变器，模型预测直接转矩控制，目标函数，延时补偿

目 录

摘 要

ABSTRACT

第一章 绪论1

1.1 课题研究的意义和价值1

1.2 模型预测在国内外的发展现状及发展趋势2

1.2.1 模型预测在国外的研究状况及发展趋势2

1.2.2 模型预测在国内的研究状况及发展趋势3

1.3 本课题研究内容3

第二章 异步电机模型预测直接转矩控制原理5

2.1 三相电压型逆变器5

2.1.1三电平逆变器工作原理5

2.1.2三电平逆变器等效图7

2.2 传统直接转矩控制8

2.3 模型预测直接转矩控制9

2.3.1控制系统结构9

2.3.2内部预测模型10

2.3.3目标价值函数11

第三章 模型预测控制系统建模12

3.1 系统软件介绍13

MATLAB/SIMULINK简介13

3.1.1  MATLAB语言13

3.1.2  SIMULINK仿真工具13

3.2  MPDTC控制框图13

3.3  MPDTC仿真模型的建立14

3.3.1三电平MPDTC仿真模型14

3.3.2转速PI调节器的内部结构15

3.3.3确立价值函数16

3.3.4等效定子磁链矢量优化18

第四章  模型预测控制仿真结果20

4.1 仿真实验20

4.1.1MPDTC仿真波形20

4.1.2定子磁链轨迹圆22

4.2 仿真结果分析22

第五章  总结与展望23

5.1 总结23

5.2 展望23

参考文献24

致    谢26

附    录27