《礦山大功率變頻驅動系統滿意最佳化預測控制》是依託中國礦業大學，由譚國俊擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：礦山大功率變頻驅動系統滿意最佳化預測控制
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：譚國俊
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鑒於礦井惡劣環境條件和負載不確定性的影響及現有控制方法的局限性，變頻驅動系統的電機性能、功率損耗、電網接口、電磁干擾四個指標之間存在交叉矛盾問題，煤礦生產過程中變頻驅動系統的機電耦合振盪、功率器件損壞等事故經常發生，嚴重影響煤礦安全生產。項目從多指標最佳化角度出發，提出一種滿意最佳化預測控制方法，重點研究：（1）煤機變頻系統狀態辨識及自配置方法，克服離線規劃存在的靈活性差、參數依賴強、易陷入局部最佳化等難題；（2）煤機變頻驅動系統非線性建模及其魯棒性，融合參數模型、非參數模型提高煤機變頻系統預測精度；（3）“滿意最佳化”實現機理及其穩定性評估，增強變頻系統解決有約束、多指標最佳化問題的能力。從而促使礦山大功率變頻裝置從局部最優過度到全局最佳化控制，系統在惡劣環境下極限運行能力大幅提升，為大功率變頻可靠運行提供新的解決方法和理論依據。對提高我國煤機大功率變頻系統可靠性和安全性具有重要的理論意義和現實價值。
結題摘要
為實現礦山大功率變頻驅動系統的效率與可靠性提升，功率開關器件必須運行在低開關頻率，而現有控制方法無法有效解決低開關頻率運行條件下多個指標之間交叉矛盾問題。針對上述問題，本項目以三電平大功率PWM整流器與交流電機調速控制為研究對象，提出了一種基於滿意最佳化預測控制的大功率煤機變頻驅動控制方法。針對狀態空間平均建模法套用於低開關頻率煤機變頻驅動系統建模時的不適用性問題，分析了大功率三電平PWM整流器與電機調速系統離散動態事件和連續時間動態事件，深入研究了二者之間的相互混雜、相互作用的內在機理，建立了大功率三電平PWM整流器與電機調速系統的混雜模型。針對傳統有限狀態機模型預測方法價值函式易陷入局部最優問題進行研究，提出一種基於滿意最佳化的價值函式設計方法，通過優先權劃分方式對多個控制目標和約束逐層最佳化，可實現煤機變頻驅動系統的多目標和約束的全局最優。針對傳統有限狀態機模型預測控制的單步預測保守性問題，提出一種基於趨勢外推的多步長滿意最佳化設計方法，通過線性外推的方式將滿足滿意誤差範圍的開關狀態多步預測，可實現多步長滿意最佳化等效預測時域的有效提升。針對多步預測引起的運算量激增問題，建立完成多步長滿意最佳化開關序列線上搜尋樹，並利用分支限界法對多步長滿意最佳化有限狀態機模型預測控制進行快速尋優。給出了低開關頻率煤機變頻驅動系統採用滿意最佳化有限狀態機模型預測方法控制時的性能測試結果，包括：穩態性能、動態性能、開關頻率以及與傳統方法對比分析等。本課題的研究為大功率電力傳動的多目標最佳化控制提供了新的理論依據與解決方案，對提高我國煤機大功率變頻系統的穩、動態性能、運行效率、可靠性與安全性具有重要的科學意義。
