永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

在占空比模型预测电流控制中,由于第二个电压矢量只能是零电压矢量,在每个采样周期中只能选择6个固定方向上的电压矢量,因此电流仍存在较大波动。提出一种双矢量模型预测电流控制方法,该方法在每一个采样周期中进行两次电压矢量选择,可以在进行第二次电压矢量选择时采用非零电压矢量,电压矢量的选择范围扩大为任意方向、任意幅值的电压矢量,并且在价值函数中考虑了作用时间对电压矢量选择的影响,使得电压矢量的选择更加准确。实验结果表明:所提出的方法具有良好的静动态性能,同时与占空比模型预测电流控制相比,该方法有效地减小了电流波动。

考虑预测误差的改进双矢量模型预测电流控制

传统模型预测电流控制策略中由于作用的电压矢量方向固定,电流存在明显脉动,且依赖于系统模型参数,在参数不匹配时会影响系统的稳态性能。针对这些问题,提出了一种考虑预测误差的改进双矢量模型预测电流控制策略,利用相邻2个有效电压矢量合成1个方向可调的虚拟电压矢量,且在预测电流时考虑了预测误差。实验结果表明,相比于传统模型预测电流控制策略,所提出的控制策略明显减小了电流脉动,提高了参数鲁棒性。

永磁同步电机改进型双矢量模型预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)单矢量模型预测电流控制(MPCC)中,电流存在较大波动问题,提出了一种改进型双矢量MPCC(TV-MPCC)算法。每个扇区用零矢量和1个有效电压矢量或者2个有效电压矢量合成1个期望电压矢量,利用价值函数最小值原理,选出最优电压矢量。通过dq轴电流无差拍控制方法来计算电压矢量的作用时间,对电流实现无差拍控制。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建模型进行仿真,结果表明与单矢量MPCC相比,优化后的控制策略减小了电流波动,提高了系统稳定性。

五桥臂双永磁同步电机系统双矢量模型预测电流控制

针对五桥臂双永磁同步电机(PMSM)系统单矢量模型预测电流控制(MPCC)稳态波动大的问题,提出一种优化的双矢量模型预测电流控制策略。利用无差拍的思想分别独立预测2台电机q轴电流准确跟踪参考值所需时间,筛选出在一个控制周期内能够准确跟踪q轴电流的基本有效矢量。依据公共桥臂开关状态必须一致的特性,选择合适的零矢量对符合条件的矢量进行组合,筛选出使系统性能达到最优的矢量组合作用于五桥臂逆变器驱动双电机,改善系统的运行性能。仿真结果验证了所提双矢量MPCC策略的正确性和有效性。

改进型永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

针对传统永磁同步电机占空比模型预测电流控制稳态效果差、动态性能不足等问题,提出了一种改进型双矢量模型电流预测控制策略,将无差拍控制目标由q轴电流的参考值替换为当前采样时刻测量值,消除了传统占空比控制中的电流偏差项,以便于工程实现。改进的控制策略可以大大降低控制器计算负担,有效降低转矩脉动,提高系统的动稳态性能。仿真结果验证了所提控制算法的可行性与有效性。

双馈风力发电系统双矢量模型预测电流控制

针对双馈风力发电系统传统模型预测电流控制中电流波动和转矩脉动较大的问题,提出一种双矢量模型预测电流控制策略。在一个采样周期中进行两次电压矢量选择,将第一阶段的最优矢量作为第二阶段的初值,结合候选电压矢量作用时间,计算最小代价函数,使候选电压矢量范围扩大,电压矢量选择更加精确。仿真结果表明:所提出的策略可以实现对双馈风力发电系统的有效控制,与矢量控制和传统模型预测电流控制相比,该策略有效降低了电流波动和电磁转矩脉动。

永磁同步电机鲁棒双矢量模型预测电流控制

为了降低参数失配对永磁同步电机双矢量模型预测电流控制的影响,提出了一种永磁同步电机鲁棒双矢量模型预测电流控制。针对双矢量模型预测电流控制的预测电流值和电压矢量作用时间的参数敏感性进行分析,采用超局部模型的思想重构电流预测模型,设计扩展滑模观测器对超局部预测模型中的未知扰动项进行观测,并用Lyapunov函数证明其稳定性。仿真实验结果表明,所提方法消除了参数失配导致的电流预测值和电压矢量作用时间的误差,使PMSM系统在参数失配的情况下具有良好的性能,提高了PMSM系统的参数鲁棒性。

面向电流源型PWM整流器的双矢量模型预测直接功率控制

电流源型脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)整流器因其网侧存在LC滤波器,系统的控制难度增加。传统直接功率控制策略下的整流器功率波形存在脉动,因模型预测控制具有卓越的动态特性以及直观的控制规律,采用模型预测直接功率控制(Model predictive direct power control,MPDPC)对传统控制策略进行改进。首先建立了三相PWM整流器的数学模型,给出了每个采样周期内的功率变化率,并推导出相邻采样周期之间的功率关系,然后给出基于单矢量的模型预测直接功率控制策略,提出了基于双矢量的模型预测直接功率控制策略,并优选出两个电流矢量,计算在一个采样周期内的作用时间,并对其进行修正。最后,在Matlab/Simulink仿真软件验证了所提控制策略的可行性和有效性。

期望扇区三矢量模型预测电流控制

三矢量模型预测电流控制需要依次计算6扇区电压矢量的作用时间,再由价值函数选取期望电压矢量,存在计算量大的缺点。本文提出一种基于期望扇区的三矢量模型预测电流控制,以快速确定期望电压矢量。首先,建立d-q轴的三矢量电流模型,给出其三矢量作用时间;然后,令预测电流为期望电流,可以获得期望电压矢量,并利用Clark变换得到α-β轴的期望电压矢量;最后,利用反正切函数求得期望电压矢量角度,确定期望电压矢量所在的期望扇区,得到期望三矢量及其作用时间。仿真和实验表明,该方法能够保持很好的控制系统性能。同时,该方法只需一次计算期望电压矢量角度即可确定期望三矢量及其作用时间,比传统三矢量方法有效缩短了算法执行时间约60%。

双馈风机改进型三矢量模型预测电流控制

针对双馈风力发电机三矢量模型预测电流控制算法复杂度,开关频率和控制性能问题,本文提出一种改进型三矢量模型预测电流控制算法。该算法旨在降低计算复杂度,同时固定开关频率并提升控制性能。首先,采用转子电流d、q轴无差拍控制原理对第一与第二最优电压矢量进行快速矢量选择,从而提高矢量选择效率,其次,基于转子电压d、q轴无差拍控制原理分配电压矢量作用时间,降低矢量作用时间计算复杂度,最后,按照每个控制周期固定开关频率原则对电压矢量作用顺序进行优化,以固定开关频率。仿真和实验结果表明,与三矢量模型预测电流控制算法相比,该算法运行时间缩短,在固定开关频率的同时有效减小了转子电流、电磁转矩和输出功率脉动,具有良好的控制性能。

双三相永磁同步电机的多矢量模型预测电流控制策略

针对双三相永磁同步电机在传统矢量控制中电流脉动较大的问题,提出了一种基于电压矢量合成原理的多矢量模型预测电流控制策略。首先,通过结合双dq解耦变换与三相解耦脉宽调制(PWM)算法,将电机的每组三相绕组视为基本单元。其次,在每个控制扇区内,通过选择2个有效电压矢量和1个零矢量,构造出所需的目标电压矢量,并将其纳入备选电压矢量集,以实现任意方向和幅值的电压覆盖。最后,采用dq轴电流的无差拍算法确定各矢量的作用时间。仿真结果表明,所提控制策略显著降低了电流脉动,增强了系统稳定性。

基于FPGA的PMLSM三矢量模型预测电流控制IP核设计及硬件在环验证

为了提升永磁直线同步电机(PMLSM)电流控制的稳态性能和执行速度,同时降低资源消耗,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)知识产权(IP)核,并利用FPGA在环可视化验证方法,建立了一个PMLSM的TV-MPCC IP核验证系统。通过Simulink对TV-MPCC策略进行算法级仿真,并优化了基本电压矢量的作用顺序;采用并行与资源共享硬件优化技术设计并封装了一个TV-MPCC IP核,并对其进行了功能仿真;将设计部署在FPGA芯片XC7Z020CLG400-2上,利用FPGA在环可视化验证平台进行实验研究。结果表明,TV-MPCC策略下d、q轴电流跟踪误差和电流脉动均降低90%以上;FPGA工作在100 MHz下,实现一次算法的时间为0.62μs,仅为软件PyCharm执行时间的0.414%。

永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制

在双矢量模型预测电流控制策略中,未对所有可选电压矢量组合进行遍历寻优,备选电压矢量覆盖范围有限,直交轴电流仍有较大的脉动。针对该问题,该文以电流为控制变量,提出一种永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制策略,该策略在每个采样周期均作用2个有效电压矢量和1个零矢量,在选择第二个有效电压矢量时对所有可选电压矢量进行寻优,遍历全部可选的5组三矢量组合,扩大备选电压矢量覆盖范围。实验结果表明：所提的双优化三矢量模型预测电流控制策略有效地减小直交轴电流脉动,提高系统的稳态性能。

分段式双三相永磁直线同步电机的无模型电流预测控制

分段式结构的双三相永磁直线同步电机(PMLSM),动子穿入和穿出定子分段时,传统的无差拍预测电流控制(DPCC)易受反电动势动态扰动的影响,无法实现精确的电流跟踪和推力控制。同时,该电机模型的参数失配会增大DPCC电流和推力控制的难度。针对以上问题,该文提出了一种基于无模型电流预测控制(MFPCC)的电流控制策略。首先,构建了分段式双三相PMLSM的超局部模型。其次,基于该超局部模型设计了预测电流控制器,并设计扰动观测器以补偿反电动势动态扰动和参数失配的影响。最后,实验验证了所提MFPCC能够抑制分段式双三相PMLSM的反电动势和参数失配的扰动,有效提升参数鲁棒性、电流跟踪性能并降低推力波动。

多参数失配下鲁棒型双馈风机模型预测电流控制

风机系统模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)是基于系统模型实现的,存在系统参数鲁棒性较差的问题。为解决该问题,提出了一种带有新型滑模趋近律(new sliding mode veaching law,NSMRL)的滑模观测器(sliding mode observer,SMO)结合MPCC策略。首先,建立基于电压定向的双馈风机数学模型;其次,建立无差拍模型预测控制系统;最后,构建一种改进的等速伸展项和指数到达项的滑模趋近律,该新型滑模趋近律包括系统状态变量和滑模面函数的功率项,可以以两种不同的形式来表示趋近律,新滑模趋近律的作用是使系统状态更快、抖振更小的收敛到滑模平面,从而提高参数鲁棒性。研究结果表明,该方法与无滑模MPCC和等速趋近律MPCC相比,能有效地抑制系统固有抖振,并提高系统状态到达滑模面的速度。同时,可将平均转矩脉动、电流脉动和相电流总谐波失真(total harmonic distortion,THD)降低10.54%、24.16%和5.12%。因此,所提出的NSMRL-SMO-MPCC方法能够通过在线补偿扰动实现参数失配情况下对电流的可靠预测,从而提升系统的参数鲁棒性。

双三相永磁同步电机的双矢量模型预测转矩控制

双三相永磁同步电机的传统直接转矩控制仅采用αβ子平面的外围电压大矢量,会导致较大谐波电流,并且直接转矩控制存在固有的磁链和转矩波动较大的问题。本文提出一种双电压矢量模型预测转矩控制策略。扩大电压矢量选择范围,根据次外围矢量与最外围矢量在z_(1)z_(2)子平面方向相反的特性增选次外围矢量,通过分配这两组矢量作用时间,使得谐波子平面的电压幅值为零,实现谐波电流抑制。降低系统计算量,根据定子磁链所在位置,将12个预测电压矢量减少至4个。进一步地采用控制预测模型估算出下一时刻的转矩值和磁链值,利用价值函数在线选出最优的一组电压矢量,使得作用的电压矢量更加准确有效。所提方法抑制了谐波电流,并达到减小转矩和磁链波动的目的,通过仿真和实验验证了该算法的可行性和有效性。

基于三矢量模型预测电流控制的共模电压抑制策略

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中存在的共模电压高、电流脉动大的问题,提出将无零矢量调制(NSPWM)方法与三矢量模型预测电流控制算法结合进行控制。已有的单矢量模型共模电压抑制策略电压矢量方向固定,可选矢量范围有限,电流脉动仍较大。而三矢量模型预测电流控制共模电压抑制策略基于NSPWM在每个扇区利用3个非零矢量合成目标电压矢量,矢量范围覆盖广。结合无差拍电流控制,在实现共模电压抑制的同时,还能减小电流脉动,提高系统动态响应。通过仿真和试验验证了所提控制策略的有效性。

双馈风力发电机三矢量模型预测电流控制

双馈感应发电机双矢量模型预测电流控制改善了传统单矢量模型预测电流控制中存在的电压矢量方向幅值固定、电流波形质量低、转矩脉动大等问题,但仅对q轴电流实现无差拍控制,仍存在着一定的电流纹波和转矩脉动。对此,在双矢量的基础上增加矢量数目,提出了三矢量模型预测电流控制策略。该策略中的期望电压矢量由相邻2个有效电压矢量和一个零矢量合成,其范围可覆盖任意方向、任意幅值,并对双馈风机机侧变换器d轴和q轴电流进行无差拍控制,有效地减少了d、q轴电流脉动。通过仿真和实验结果分析表明,相比于单、双矢量模型预测电流控制策略,三矢量模型预测电流控制下的电流纹波和转矩脉动明显减小,具有更优异的动稳态性能。

基于双矢量模型预测功率控制的Vienna整流器设计

传统有限集模型预测功率控制对Vienna整流器在控制周期中只输出单个作用矢量,功率波动大,输入电流谐波畸变率高,为此提出一种应用于Vienna整流器的双矢量有限集模型预测功率控制策略。该策略在控制周期中引入第二矢量与最优矢量共同作用,通过分配最优矢量和第二矢量的作用时间提高对功率的跟踪精度。建立仿真模型并设计Vienna整流器实验平台,仿真和实验结果表明,与传统的有限集模型预测控制相比,所提控制策略能够有效地减小参考功率和预测功率之间的误差,降低Vienna整流器的功率波动和输入电流的总谐波畸变率。

基于广义双矢量的PMSM模型预测电流控制

为了减小基于占空比的模型预测电流控制(MPCC)策略中的电流波动,通过深入分析占空比MPCC策略的电压矢量选择过程,提出了一种基于广义双矢量的永磁同步电机MPCC策略,该控制策略在每个采样周期中可选择任意2个电压矢量,并且将这2个电压矢量的作用时间加入价值函数中进行优化,保证了所选电压矢量的全局最优。实验结果证明,与占空比MPCC策略相比,所提出控制策略明显减小了电流波动,提高了系统稳态性能。