基于完全模型预测控制的太阳能水泵系统，采用无传感器感应电机驱动

《Scientific Reports》：Fully model predictive control-based solar water pumping system with sensorless induction motor drive

　　

摘要

太阳能水泵系统为没有电网接入的偏远地区的灌溉和供水提供了一种实用且可持续的解决方案。本文提出了一种独立的太阳能光伏水泵系统，该系统基于感应电动机驱动，在完全模型预测控制框架下运行。系统由用于最大功率点跟踪的DC-DC升压变换器和用于驱动离心泵的三电平中性点钳位逆变器组成。这两种变换器都采用专用的MPC方案进行控制，以在变化的环境条件下最大化从光伏系统获取的能量，同时确保高性能的电机控制。此外，为3L-NPC逆变器开发了一种无权重因子的控制策略，该策略基于归一化多目标决策机制，以提高在不同运行条件下的控制性能，同时降低设计复杂性。还采用了模型参考自适应系统估计器进行转子速度和磁通量估计，从而实现无传感器运行。仿真结果表明，光伏功率稳定时间减少了高达70%，总谐波失真从5.26%降低到2.63%，并且在变化的运行条件下表现出稳健的控制性能。