一种改进的永磁同步发电机模型预测共模电压抑制方法

模型预测控制因具有实现简单、控制灵活等优点而在大功率电压源逆变器控制领域受到广泛关注。然而,传统的模型预测控制方法因采用零矢量而导致共模电压较大。直接弃用零矢量的模型预测控制方法虽然可以减小共模电压,但仍然存在计算量较大、开关频率较高等问题。因此,提出了一种改进的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测共模电压抑制方法。所提出的方法每个周期采用4个非零矢量进行优化运算,包含3个相邻非零矢量和1个不相邻非零矢量,从而降低了开关频率,且不影响电流控制。此外,文中还通过实验研究了所提出的共模电压抑制算法对PSMG转速控制的影响。实验结果表明,所提方法可以降低共模电压和开关频率,减小计算量,且不影响PMSG的电流和转速控制性能。

清洁能源发电并网逆变器有限状态模型预测控制

针对清洁能源发电并网逆变器执行模型预测直接功率控制算法产生的延时问题,通过深入研究有限状态模型预测直接功率控制方法,设计模型预测协调控制策略,有效降低开关频率,实时更新功率器件开关状态,减小算法时滞。首先,在直接功率预测模型基础上,对输出功率进行两步预测,实现延时补偿。其次,分析价值函数对控制品质的影响机理,通过增加开关次数附加项,设计优化的价值函数,实现并网逆变器的协调控制。为验证控制系统性能,设计5 k W实验平台。对比不同控制策略下的实验结果表明,所设计控制策略能够减小输出功率波动,降低开关频率,灵活调节输出功率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

电压源并网变换器有限控制集预测电流控制

为提高清洁能源电能转换效率和并网电能质量,对于电压源并网变换器,提出一种优化的模型预测电流控制策略。首先,在αβ坐标下建立控制模型,仅使用一次坐标变换,设计出无需脉冲宽度调制(PWM)和电流内环控制的有限控制集模型电流预测控制(FCS-MPCC)策略,控制灵活简单。其次,对代价函数进行优化设计,增加开关频率附加项并设计权重系数,实现降低开关频率。针对执行预测控制算法产生的延时,设计两步预测模型进行电流预测,实时更新开关状态。为验证控制策略性能,搭建实验平台。实验结果表明,所设计控制策略能够灵活调节输出功率因数,具有较高的输出电能质量且开关频率降低、并网性能良好。

高效电压源逆变器双矢量模型预测电流控制

针对传统单矢量模型预测控制负载电流总谐波畸变率大与调制模型预测控制方法开关频率高、功率损耗大的问题,提出一种改进的双矢量模型预测电流控制方法。首先,给出传统的双矢量调制模型预测电流控制方法。其次,在传统的双矢量调制模型预测电流控制方法的基础上,通过优化电压矢量选择,每个控制周期内预选4个电压矢量组合进行目标函数优化,减少了功率开关管在大电流处频繁的开关动作,降低了开关频率和功率损耗,从而提高了逆变器的运行效率。然后,分析目标电压矢量对所提方法的影响,并通过向目标电压中增加参考电流分量,虽然在一定程度上影响了电流控制精度,但进一步提高了所提方法对减小损耗的效果。最后,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

适用于大功率三电平中点钳位整流器的SVPWM和DPWM策略研究

大功率三电平中点钳位(NPC)整流器在满足网侧谐波电流限值、直流侧中点电压平衡和避免相电压两电平跳变(TLJ)的前提下,要尽可能降低开关频率。基于以上功能需求,首先分析了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)和不连续脉冲宽度调制(DPWM)的基本原理,介绍了传统的四种SVPWM开关序列和八种DPWM开关序列并对比了各自作用下的相电压波形。针对传统SVPWM相电压存在的TLJ和开关频率较高缺陷,提出两种改进型SVPWM开关序列;针对传统DPWM相电压存在的TLJ,提出两种改进型DPWM开关序列。在此基础上,该文从TLJ、开关频率、中点电压自平衡能力、谐波总畸变率(THD)和各次谐波电流含量等方面对SVPWM和DPWM的性能进行了详细分析,总结了适用于大功率三电平NPC整流器的三种SVPWM开关序列。最后搭建三电平NPC变流器样机,通过实验验证了所提出改进型开关序列的有效性。