优化开关序列的PWM整流器模型预测控制策略

有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略通过在一个采样周期内对有限开关状态遍历寻优,得到当前周期的最优开关状态作用于系统。但由于开关频率不固定,造成系统谐波频谱分散,增加了滤波器设计难度。该文以三相电压源型PWM整流器为研究对象,在分析模型预测控制原理的基础上,提出一种基于多矢量合成的优化开关序列模型预测控制(OSS-MPC)策略,在保证系统控制精度的同时,针对有限集模型预测控制策略系统计算量大、开关频率不固定的问题提出改进,通过对有限控制集优化,减小系统计算量;以多矢量合成为基础,通过开关序列重新排列解决开关频率不固定造成的网侧电流频谱分布不均问题。为验证所提出方法的可行性,进行仿真实验并搭建测试样机,在与有限集模型预测控制策略对比的基础上,增加与现有改进策略空间矢量调制模型预测控制(SVM-MPC)的对比实验,进一步验证该文所提策略的有效性与优越性。

非理想电网条件下PWM整流器优化预测功率控制

模型预测功率控制(MPPC)基于代价函数最小化原则,选取下一时刻最优开关状态作用于系统。然而当电网电压处于不平衡状态时,MPPC网侧电流将发生严重畸变进而对PWM整流器输出性能产生危害。针对此问题,该文将扩展无功功率新定义应用于MPPC,无需复杂的正负序提取和功率补偿算法,获得恒定有功功率和网侧正弦电流。此外,针对传统模型预测功率控制(C-MPPC)存在的开关频率不固定、系统计算量大的问题,提出一种优化模型预测功率控制(O-MPPC)策略。通过对有限控制集优化,减小系统计算量;同时采用多矢量合成方法取代单一矢量作用,将所选矢量开关序列重组优化并计算每个矢量作用时间,解决C-MPPC开关频率不固定的问题,提高系统控制性能。通过与C-MPPC进行对比实验,验证了所提优化控制策略的可行性与优越性。

一种PWM整流器启动冲击电流改进抑制策略

传统三相电压源型脉宽调制(PWM)整流器常采用双闭环控制策略,但在PWM整流器启动过程中母线电压迅速上升,导致瞬时冲击电流过大,使开关管承受极大电流应力,降低系统运行可靠性与安全性。针对该问题,根据PWM整流器数学模型,结合前馈解耦控制策略,探究PWM整流器启动过程产生瞬时冲击电流的成因;基于主动控制的思想,提出一种预充电-缓给定混合控制的冲击电流抑制方法,使参考电压平稳过渡到给定值,实现分段启动PWM整流器,从根本上降低整流器启动冲击电流,仿真与实验结果验证了所提策略的正确性与有效性。

混合微电网中互联变流器的模型预测控制

基于模型预测控制(MPC)理论,提出一种应用于交直流混合微电网中互联变流器的控制策略,平衡交直流子网功率分配,提高系统稳定性。根据互联变流器的工作模态建立其动态数学模型,利用直流侧输出电压与参考电压的关系控制变流器的运行模式。设计了基于电压电流双闭环的MPC策略,并提出一种互联变流器在整流状态下的新型启动控制策略,实现低电流应力启动互联变流器。仿真结果验证了该策略的合理性与可行性。样机实验结果表明该系统在整流和逆变状态下均可实现单位功率因数运行,且具有良好的动静态性能。