基于有限集模型预测控制的UPQC预测直接控制策略

针对统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)线性控制算法中存在的控制结构复杂、控制器参数整定困难以及控制延时等问题,提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)的UPQC预测直接控制策略。在分析UPQC直接控制系统构成基础上,基于FCS-MPC基本原理,实现了同步旋转坐标系下UPQC的有限集模型预测直接控制系统建模,有效简化了控制器结构,降低了控制算法的复杂度;基于UPQC系统有功功率平衡以及负载基波电压幅值恒定原控制器参数整定困难以及控制延时等问题,提出一种基于有则,建立了适用于UPQC串联侧与并联侧预测直接控制策略的给定值产生机制;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件将所提控制策略与传统线性控制算法进行了对比仿真,并基于DSP (digital signal processor)(10)FPGA (field programmable gate array)(10)TYPHOON HIL402实验平台进行了实验验证,仿真与实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

一种基于无差拍外环控制的串联型APF有限集模型预测控制策略研究

串联型有源电力滤波器(series active power filter,SAPF)作为一种串接于电网和负载之间实现快速补偿系统电压的电力电子装置,是解决配电网电压质量问题的理想设备。该文以两电平SAPF为研究对象,提出一种基于无差拍外环控制的有限集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)策略。首先在传统双闭环控制基础上,引入FCS-MPC控制策略,在dq坐标系下建立系统离散预测模型,分析系统延时及其补偿,实现滚动优化控制,替代了传统电流环并省略调制环节,降低控制算法的复杂度;在此基础上,为避免交叉解耦环节和控制器参数整定,在αβ坐标系下对逆变器出口参考电流的获取进行改进,根据数学模型,利用无差拍控制替代传统电压外环,减少了坐标变换,进一步简化控制结构;最后通过Matlab/Simulink和Typhoon HIL 402半实物平台,对所提控制策略与传统电压电流双闭环控制策略进行仿真对比与实物验证。结果表明,针对电网电压暂升、暂降以及谐波的工况,所提控制策略均具有良好的电压补偿效果,能有效降低电压的谐波畸变率。