矿用大功率装备全数字变频调速节能设备研发

程小舟^1,2,3,4，孙彦景²，李志新^2,5，张辉²，许金萍^1,3,4

1. 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司2. 中国矿业大学信息与电气工程学院3. 华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司4. 金属矿山安全与健康国家重点实验室5. 国网山东省电力公司东营供电公司

摘 要：传统有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）存在开关频率不固定,采样频率过高等缺点,造成PWM整流器功率脉动较大;而交直交变频器前端采用三相脉宽调制整流器,可有效提高金属矿山球磨机等大功率设备的电能利用效率。三相电压型PWM整流器采用固定开关频率模型预测电流控制（MPCC-CSF）,通过评价函数优化算法得到期望电压矢量来代替FCS-MPC中8个离散的电压矢量,增加了系统控制集的覆盖范围。首先,构建包含电流偏差的评价函数;然后,将数学上的二分法思想引入到评价函数中,迭代寻优得到期望电压矢量的幅值和相位,为了提高寻优效率,利用电网电压矢量构建虚拟扇区,缩小寻优范围;最后,结合脉宽调制（SVPWM）技术输出最优开关状态。对所提MPCC-CSF策略与传统的FCS-MPC方法进行的可行性和优越性的仿真和试验对比分析表明,MPCCCSF方法较传统FCS-MPC方法具有控制精度高等优点。

关键词：大功率设备;节能;PWM整流;模型预测控制;虚拟扇区;优化算法;