基于空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦控制研究

提出一种基于电网线电压空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦方法,将复平面分为6个扇区,在每个扇区内实现两相开关解耦,分别控制相应的输出线电流,实现电流跟踪,改善并网电流波形。最后,利用MATLAB建立三相光伏并网逆变器双环系统仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性。

三相PWM整流器离散空间矢量无模型预测电流控制策略

针对PWM整流器模型预测控制对系数参数准确性高度依赖的问题,提出一种基于离散空间矢量的无模型预测电流控制(MFPCC)策略。该策略通过矢量合成,在每个控制周期应用两个基本矢量,提高了预测电流的准确性;通过峰谷采样,分别测量并存储上一控制周期两个基本矢量作用下的电流梯度;并建立电流梯度方程,从而根据应用矢量的电流梯度进一步更新剩余6个未应用矢量的电流梯度,结合当前时刻的电流采样值,实现未来时刻的电流预测,得到下一时刻最优的虚拟矢量。该方法不依赖于任何系统参数,且消除了传统MFPCC策略中电流梯度更新停滞现象,降低了输出电流谐波。最后,通过实验和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

计及采样扰动抑制的电压源逆变器三矢量无模型预测电流控制方法

针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。

低复杂度永磁同步电机三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略

针对传统永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三矢量模型预测电流控制(three-vector model predictive current control,TV-MPCC)存在开关频率不固定和计算复杂的问题,提出一种固定开关频率TV-MPCC策略。利用前一周期的零电压矢量和参考电压矢量所在扇区来快速筛选所需最优电压矢量和次优电压矢量,避免了无效枚举计算,从而降低了开关频率和计算复杂度。引入系统d和q轴电流差参数,计算各电压矢量的作用时间,确保电压矢量作用时间恒大于零和开关频率固定。以三相两电平电压型逆变器驱动的表贴式PMSM为被控对象,通过仿真和实验对传统TV-MPCC策略和所提三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略进行对比研究,仿真和实验结果表明,所提策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,在固定和降低开关频率的同时,降低了计算复杂度。

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%。

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%。

基于三矢量的PWM整流器改进模型预测直接功率控制方法

为解决传统模型预测直接功率控制存在的开关频率不恒定、计算量大、共模电压大问题,设计了一种三矢量模型预测直接功率控制方法。该方法通过在单个控制周期内输出三个不同电压矢量,克服了传统方法因连续多个周期输出相同电压矢量造成的开关频率不恒定问题;同时,在两相静止坐标系中,通过优化空间电压矢量图划分方法,采用两个代价函数确定电网电压矢量所在扇区,将算法的遍历次数从27次降至10次,克服了传统方法计算量大的问题;此外,通过去除两个冗余零矢量PPP与NNN,将共模电压抑制在Udc/3以内。最后搭建了5kW实验样机进行实验验证,仿真与实验结果表明,该方法可以有效降低计算量,输出谐波和共模电压抑制效果优于传统方法。

基于时间序列的改进型永磁同步电机三矢量无模型预测电流控制策略

针对永磁同步电机驱动系统传统的三矢量模型预测电流控制策略参数鲁棒性差的问题,提出一种基于时间序列的改进型三矢量无模型预测电流控制策略,以消除参数失配的影响,提高系统的鲁棒性。首先,建立时间序列数据驱动模型,将输入输出数据拟合为离散传递函数,并结合递归最小二乘法在线估计模型待定系数,预测所需变量。此外,对矢量扇区进行重新分类,以优化三矢量组合的选择过程。引入矢量占空比直接计算方法,抑制电机参数入口对占空比计算环节的不确定性影响,进一步提高系统的鲁棒性。最后,仿真和实验结果表明,所提出的策略能有效提高模型参数的鲁棒性,dq轴电流纹波减小,电机参数变化引起的干扰得到有效抑制。

中点箝位式三电平逆变器空间矢量调制及其中点控制研究

论述一种中点箝位式三电平逆变器SVPWM原理及其实现方法。为避免三电平逆变器在扇区切换中输出矢量突变,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制算法,利用三个判断规则,可以很方便地确定出参考矢量所在的扇区和小三角形,给出了合成矢量的相应输出电压矢量,推导出三角形顶点工作矢量的作用时间。并提出一种充分利用冗余电压矢量的中点电压控制方法,实现了电容电压的平衡。实验研究结果证实本文提出的调制算法是正确且有效的。

变虚拟空间矢量的三电平NPC变换器中点电位平衡控制策略

在多电平变换器研究领域,三电平中点钳位逆变器目前是一种研究比较广泛的一种拓扑结构,但是此拓扑结构容易造成中点电压偏移问题。基于理论上虚拟空间矢量的调制方法可以实现分压电容中点电压平衡控制,因此,为增强中点电压平衡的控制效果,提出调节虚拟中矢量中点电流和分配正、负小矢量作用时间的中点电压平衡控制方法。相对虚拟空间矢量脉宽调制算法和混合式调制算法来说,所采用的可变虚拟空间矢量控制算法简单、实用,能实现三电平NPC变换器中点电位平衡控制。

三相PWM整流器空间矢量控制简化算法的研究

常规的空间矢量控制方法需要进行复杂的正弦函数、反正切函数运算 ,由低成本的单片机控制系统实现较为困难。本文提出了一种空间矢量的简化算法。该方法根据参考电压矢量在αβ坐标系上的分量 ,直接计算电压空间矢量在各个扇区内的作用时间 ,简化了运算过程。并以Intel80C196MC单片机为控制核心设计制作了一套三相PWM整流器的实验装置。

三相有源电力滤波器精确反馈线性化空间矢量PWM复合控制

提出一种基于精确反馈线性化的三相有源电力滤波器空间矢量脉宽调制控制方法。在三相并联型有源电力滤波器的仿射非线性模型基础上,推导出其状态反馈精确线性化非线性控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制。选取适当的反馈系数可确定交流侧指令电压,利用空间矢量脉宽调制技术对所需的指令电压进行逼近。与PI控制的三角载波控制方案进行仿真对比分析,验证了所提出的控制方案的动、静性能指标均优于PI控制方案。研制了一台小功率样机,验证了所提方案的正确性和可行性。

四桥臂三相逆变电源的三维空间矢量控制技术研究

介绍了四桥臂三相逆变器的三维空间矢量控制原理,给出了任意负载下空间矢量的运动轨迹表达式,建立了三维空间矢量调制四桥臂逆变器MATLAB模型,并利用MATLAB仿真软件对各种性质负载,对称和不对称负载及负载和输入电压突变情况进行了仿真研究。研究结果表明该法具有负载适应能力及带不对称负载能力强、系统稳定性好、结构简单等优点,并在DSP实验平台上进行了初步的实验验证,证明该法是可行的。

空间矢量直接电流控制三相并网逆变器的研究

研究了一种基于空间矢量调制的三相并网逆变器的控制策略,该系统能够以单位功率因数向电网回馈电能。首先建立了两相同步旋转坐标系下逆变器的数学模型,在此基础上给出了基于空间矢量调制的网侧电流闭环控制策略,实现了并网电流有功分量和无功分量的独立控制,并给出了电网电压矢量跟踪的实现方法和电流环的设计。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善并网电流质量,实现高功率因数并网。

一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器的空间矢量控制策略

提出一种新型的四桥臂三电平并联有源电力滤波器(APF)的空间矢量控制策略。基于参考电压分解的方法将复杂的开关矢量的选择问题简化为四桥臂两电平APF的空间矢量控制和四桥臂三电平APF的一个开关状态选择2个部分进行解决,从而解决了现有的控制策略普遍存在的计算复杂的问题。所提出的控制策略具有需要的采集量少、易于硬件实现的特点。通过具体仿真计算结果表明所提出的方法控制效果良好,具有较高的实用价值。

三电平NPC整流器空间矢量脉宽调制及中点电位平衡控制

为了减少开关损耗和避免不同区域矢量在扇区切换中发生突变,提出了一种最优的空间矢量脉宽调制算法,即所有输出矢量的首发矢量全部采用负小矢量。具体给出了参考电压矢量在矢量空间中具体位置的判定、相应的输出电压矢量作用顺序,推导了三角形顶点各开关矢量的作用时间以及脉冲的输出。基于检测到的三相输出电流、中点电流方向和直流侧电容电压,提出了利用冗余电压小矢量精确控制中点电位平衡的策略,并用实验结果验证了中点控制策略和调制算法的正确性。

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理,提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法,讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSPLF2407A实现这种矢量控制方法的流程图,讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型,实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。

三电平逆变器空间电压矢量控制算法仿真研究

分析了三电平空间电压矢量调制基本原理,提出了一种首发矢量全部采用正小矢量或负小矢量的空间矢量调制(SpaceVectorMdulation,SVM)算法,给出了小三角形区域判断规则、合成参考电压矢量的相应输出电压矢量的作用顺序和(SpaceVectorPulseWidthMdulation,SVPWM)信号的产生方法,探讨了影响三电平逆变器中点电压平衡的主要因素,并推导了各合成电压矢量的作用时间。用归一法将其他5扇区全部划归一扇区计算。仿真实验结果证实了本文提出的空间电压矢量调制算法的有效性。

直接功率控制的三相空间矢量脉宽调制整流器离散域建模

为了在常规的电压定向控制基础上省去电流内环和交流电压传感器,提高系统的动态响应,将空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)与直接功率控制相结合,在推导系统数学模型的基础上,对电压外环调节器、功率内环调节器、SVPWM调制模块、系统时钟、采样频率、数据位数、坐标变换模块等参数进行了设计,在Simulink和基于现场可编程门阵列的高速数字信号处理平台上分别搭建了连续域和离散域模型,并进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该方法提高了系统的动态响应速度,实现了高功率因数运行。

基于空间电压矢量120°解耦的开绕组异步电机双三电平逆变器零序电压消除

由于开绕组异步电机双三电平逆变器系统存在很大的零序电压,导致整个系统在单一直流电压源供电模式时,容易形成零序环流损坏半导体开关器件和开绕组电机绝缘,只能动态地消除系统零序电压的平均值,不能抑制其瞬时值,即在一个开关周期内只能通过改变小矢量的作用时间,使其每个逆变器的零序电压平均值为零。提出一种新的消除开绕组异步电机双三电平逆变器系统零序电压的方法。该方法无需对每个开关周期内系统的零序电压进行动态抑制,直接利用统一快速算法以及空间电压矢量解耦的原理和方法将给定参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互为120°的等效参考电压矢量,并由两个逆变器分别单独产生,以此实现对双三电平逆变器系统零序电压的瞬时值的消除。仿真和实验验证了该方法的正确性和有效性。