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。

一种能量双向流动的PMSM控制策略研究

本文提出了一种基于双PWM变换器的控制策略,以解决传统永磁同步电机网侧采用不可控整流带来的能量利用率低、对电网存在谐波污染以及能量只能单向流动等问题。该控制策略在电网侧采用了电网电压定向的矢量控制并网,实现了单位功率运行,直流母线电压可调;电机侧采用了常用的i_(d)=0矢量控制,以实现对电机转速和转矩的控制。在MATLAB/SIMULINK中对该控制模型进行了搭建仿真,分析了直流侧母线电压以及电机转速、转矩和功率流动的情况。仿真结果表明,即使在负载突变的情况下,系统也可以做到快速恢复,可以实现网侧单位功率运行,电网和电机能量的双向流动验证了该控制策略的有效性。

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。

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。

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法,能够准确判定参考电压矢量的位置,并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比,基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能,同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。

基于广义双矢量的永磁同步电机双模型预测转矩控制

为了减少永磁同步电机(permant magnet synchronous motor,PMSM)模型预测转矩控制(model preictive torque control,MPTC)策略的转矩脉动,提出了一种基于广义双矢量的PMSM双模型预测转矩控制策略。控制策略将基本电压矢量组合扩展到广义双矢量,将基本电压矢量组合选取与作用时间计算分两次模型预测转矩控制处理,在每个控制周期先选择两个基本电压矢量,再计算其作用时间。仿真结果说明,与传统占空比模型预测控制相比,明显减少了转矩脉动。

基于电压空间矢量的有源电力滤波器双滞环电流控制方法

为提高有源电力滤波器的补偿精度,提出一种基于电压空间矢量的有源电力滤波器双滞环电流控制方法。该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳电压矢量输出,控制电流误差在滞环带内;双滞环的引入,保证了系统暂态过程中的响应速度,同时也具有较好的稳态跟踪能力,可有效限制电流误差。同时还提出了一种扇区判定和参考电压求解的优化算法,与其他电流控制方法相比,该控制方法提高了电压利用率,也显著降低了开关频率,在Pspice软件环境下的仿真结果证明了其良好的动静态性能。

一种新型双射流双喉道控制矢量喷管的数值模拟

双喉道控制矢量喷管具有良好的推力矢量性能。为了进一步提高双喉道控制矢量喷管的性能,提出一种双射流双喉道矢量喷管的设计概念。在喷管的第二喉道处上壁面增加一个射流通道,给主流提供径向速度的同时也降低推力损失,既能增大推力矢量角,又能获得较大的推力系数。对该喷管二次射流设计参数进行数值模拟,结果表明:二次射流流量比、入射角度都会对喷管的内部流态造成直接影响,从而影响推力矢量角、推力系数。由此方法得出的最佳推力矢量性能为:最佳推力矢量角为16.5°时,相对应的推力系数为96.7%。

内置式永磁同步电机的MTPA模型预测控制

提出一种内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法。方法通过MTPA控制,建立了电机电磁转矩参考值与定子电流d、q轴分量之间的关系。在瞬态时,上述方法与传统的单矢量MPC相同,以d、q轴电流的跟踪误差作为代价函数,保持了传统的模型预测控制动态响应快的特点;在稳态时,采用双矢量MPC,减小了转矩脉动,改善了电机的稳态控制性能。仿真结果表明,与i_(d)=0的MPC相比,给出的控制策略动态响应快,稳态转矩脉动小,铜损耗低。

一种基于三电平逆变器的双矢量预测转矩控制

为了解决三电平逆变器供电的永磁同步电机控制系统中,传统的单矢量预测转矩控制策略导致的电机输出转矩脉动大的问题,文中提出一种基于中点钳位式三电平逆变器的双矢量预测转矩控制策略。该策略通过两次预测模型寻优,在一个控制周期内作用两个电压矢量,达到减少电机输出转矩脉动并同时平衡中点电位的目的。仿真实验验证了所提算法的可行性与优越性。

双向接口变换器的模型预测控制

DC/AC双向接口变换器是保证交直流混合微电网可靠运行的重要装置,可维持电压稳定和平衡交直流微网之间的功率。以交流侧不平衡状况下的双向接口变换器为研究对象,建立了双向变换器的数学模型,并对功率特性进行了分析。针对双向接口变换器在交流侧不平衡情况下引起的电流畸变和功率二倍频波动的问题,采用模型预测直接功率控制与功率补偿相结合的方法,来实现交流侧电流正弦化和抑制有功功率的二倍频波动。最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,与传统的双矢量控制策略进行对比,验证了所采用控制方法的正确性和有效性。

提高双馈式风力发电机故障穿越能力的控制策略

针对PI电流调节的双馈异步风力发电机故障穿越能力弱的问题,提出基于双滞环电流矢量控制的故障穿越策略。正常时应用PI电流控制器,电网故障及故障清除期间应用双滞环电流矢量控制的电流控制器,电网故障清除稳定后再切换到PI电流控制器。在Mtalab/Simu1ink里建立了所提出的故障穿越策略的仿真模型,针对电网常见三种故障类型进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的故障穿越策略限制了转子过电流和Dc-link的冲击电压,验证了其可行性,提高了双馈式风力发电机的故障穿越能力。

双馈电机功率因数控制技术研究

根据定子磁场定向控制矢量原理建立了双馈电动机功率因数控制模型,对双馈电机功率因数控制技术进行了理论分析,推导出功率因数与转子电压和电机参数之间的关系式以及功率因数控制特性。并以DSP为控制核心研制了双馈电动机闭环控制实验系统。理论分析和实验表明,所提出的双馈电动机功率因数控制技术是可性的,当双馈电动机的输出功率或转速发生变化时,通过调节转子励磁电压的幅值或相位可以控制双馈电动机的功率因数,从而提高系统运行效率和稳定性,节约电能。

双馈风力发电机组动态性能改善的控制策略

针对传统PI电流调节器瞬态响应速度慢和控制带宽窄的问题,提出基于双滞环电流矢量控制技术的电流调节器.分析了基于双滞环电流矢量控制技术的电流调节器的工作原理,导出了双滞环电流矢量控制的开关表.在Matlab/Simu1ink平台中构建了所提出的基于双滞环电流矢量控制技术的电流调节器的仿真模型,仿真结果表明所提出的基于双滞环电流矢量控制技术的电流调节器具有快速的动态响应速度,其动态性能优于传统的PI电流调节器,可满足双馈风力发电机组对有功和无功功率快速调节的要求.

PMSM低速下无位置传感器矢量控制算法的工程实现

本文采用矢量控制的双闭环结构,建立了PMSM的滑模观测器模型,分析了该控制系统的控制性能与滑模控制的特点。针对在静止与低速运行状态下,滑模观测器失去可靠估计的能力,采用了转子强迫定位与电流闭环的加速拉升的启动方式,对电流闭环的加速拉升及切换点的选择与带载启动能力进行了仿真,验证了算法的可行性。系统的硬件实现平台由控制板、功率板与永磁同步电机构成,在该平台上采用模块化方式完成了软件的设计与调试;通过软硬件联调验证了算法在实际系统中的控制性能。

基于模型预测电流控制的双PWM变换器协调控制研究

针对传统电流环比例积分(proportional integral,PI)控制双PWM变换器动态响应慢和电流谐波含量高等问题,提出一种基于模型预测电流控制的协调控制策略。首先,分析整流侧PWM变换器的预测模型。然后,负载侧PWM变换器的输入电流前馈给整流侧PWM变换器电流环,在两侧能量流动的过程中实时调节电流的参考值。结果表明:采用模型预测电流控制的协调控制策略,改善了双PWM变换器系统的动态性能。最后,通过仿真搭建了以异步电机为负载的双PWM变换器改进的协调控制策略模型。验证了控制策略的优越性。

模型预测控制在MMC-HVDC中的应用

针对不对称交流电网下模块化多电平换流器型高压直流输电系统(MMC-HVDC)的传统不平衡控制策略存在的诸多缺点,提出两种改进的不平衡控制方法:电流环模型预测控制方法和模型预测直接功率控制方法。两种方法分别实现了对MMC交流侧电流的控制和对MMC交流侧有功和无功功率的直接控制。详细描述了两种控制方法的控制原理及设计过程,与传统的双矢量控制策略从控制结构复杂度、稳态性能和动态性能等方面进行了对比分析。将模型预测直接功率控制与功率补偿策略相结合,以分别实现不对称电网下抑制负序电流、抑制有功波动和抑制无功波动3种控制目标。在PSCAD/EMTDC中搭建了5电平MMC-HVDC模型,验证了该文所提两种控制方法的正确性和有效性。

直驱式容积控制电液伺服系统设计与实现

基于永磁同步电机的直驱式容积控制电液伺服系统融合了交流伺服技术的优势,具有广阔的市场前景。基于双闭环矢量控制算法实现了永磁同步伺服系统的转速环、电流环控制,最终实现了电液系统的位置环控制。研制了1台用于焦炭厂的5 000 N·m阀门控制电液伺服系统。提出了位置环参数自适应的方法,有效地改善了阀门响应速度和稳态精度。实验结果表明,基于永磁同步电机设计的阀门控制系统运行可靠、快速性好,控制精度高。

MMC-HVDC改进模型预测控制策略研究

控制策略对保证基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统(modular multilevel converter-high voltage direct current transmission,MMC-HVDC)正常工作起着至关重要的作用。经典双闭环矢量控制具有控制精度高、响应速度快等特点,但需要控制器设计和控制参数调节;模型预测控制具有建模直观、无需控制器优点,但预测指令的求解过程稍显复杂。该文在两相静止坐标系下,综合2种控制策略的优点,基于功能等效思想,将双闭环矢量控制等效划分为2个模型预测环节,构成改进模型预测控制。研究2种不同的控制指令获取方法,避免传统预测控制运算量大、权重因子调节复杂等问题。通过对模块化多电平换流器技术(modular multi-level converter,MMC)数学模型离散化,建立MMC阀侧电压控制指令输出预测模型,实现内环控制器等同功能。分别针对电网电压平衡和不平衡工况,从功率跟踪、负序电流抑制及功率波动抑制等方面验证所设计控制策略的有效性。

基于固态变压器的风电并网系统建模与控制

将固态变压器应用于永磁直驱风力发电并网系统,并基于同步旋转坐标系建立其数学模型。利用双空间矢量控制策略,结合爬山搜索算法,实现风机在不同风速下的最大风能捕获,输入电网有功、无功功率完全解耦。在直流侧添加卸荷单元消耗多余能量,以及引入电流前馈补偿因子优化固态变压器逆变级控制,使系统具备低压运行能力,仿真结果表明,系统能够实现最大风能捕获以及并网性能优越,低压穿越能力突出,且能较好维持直流链电压稳定。