基于最优电压矢量的有源滤波器电流控制新方法

提出了一种新的基于最优电压矢量的有源滤波器滞环电流控制方法。该方法的特点是用一组滞环相间电流比较器和一组阶梯式相间电流比较器相结合，快速、正确地判断有源滤波器参考电压空间矢量所在的区域，并由此决定最优电压矢量及对有源滤波器实行滞环电流控制。用电磁暂态程序进行的计算机仿真结果表明，该方法能快速、正确地确定最优电压矢量，从而可有效地降低开关频率和提高有源滤波器的效率。其突出优点是在参考电压空间矢量变化较快且难以预测的情况下，仍能快速跟踪及确定其所在的区域，从而可有效地减少电流补偿误差，改善有源滤波器的性能。

基于预测控制的SPMSM直接转矩控制最优电压矢量选择策略

针对传统开关表实现的表贴式永磁同步电机直接转矩控制中不合理转矩脉动的问题,提出了最优电压矢量选择策略。依据电压矢量对转矩和磁链的作用规律得到电压矢量选择区间表,建立了磁链和转矩误差成本函数,基于预测控制对区间内的电压矢量进行最优选择,并采用空间矢量调制技术实现。仿真结果表明:所提最优电压矢量选择策略可完全消除因开关表选择电压矢量不当引起的不合理转矩脉动,使得转矩平均误差降低58%、峰值误差降低67%,定子磁链幅值均值误差降低28%、峰值误差降低53%,同时由于采用了空间矢量调制技术,从而使得逆变器开关频率恒定。

最优瞬时电压矢量控制有源电力滤波器

针对普通电流控制方法的不足 ,提出了一种基于最优瞬时电压矢量的新方法。它通过辨识最优瞬时电压矢量的区域来确定控制开关模型 ,避免了复杂计算和有源滤波器的不必要开关 ,且快速、准确 ,大力改善了有源滤波器的性能。

基于扩张状态观测器的永磁直线同步电机改进模型预测电流控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)模型预测电流控制(MPCC)中存在的电流脉动过大、在线计算复杂的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的改进MPCC策略。利用最优电压矢量相角和重新划分后的电压矢量扇区,改进第一电压矢量的选取方式,减小第二电压矢量选择范围,以实现电压矢量的快速选取,进而降低电流脉动。同时,为了提高PMLSM抗负载扰动能力,通过ESO对扰动进行观测,将观测到的扰动转换为电流进行补偿,提高系统的鲁棒性,且补偿电流可起到进一步减小电流脉动的作用。仿真结果表明,所提出的控制方法切实可行,与MPCC相比,基于ESO的改进MPCC系统具有更好的控制性能、更小的电流脉动和较强的鲁棒性能。

单相PWM整流器两矢量有限集模型预测电流控制

为解决传统有限集模型预测电流控制FCS-MPCC(finite-control-set model predictive current control)方法下开关频率不固定和网侧电流谐波大等问题,以单相PWM整流器为研究对象,研究了一种两矢量有限集模型预测电流控制TV-FCS-MPCC(two-vector-based finite-control-set model predictive current control)方法。该方法根据整流器的3种电压矢量进行扇区划分,并在每个开关周期内同时作用一个扇区内的2个边界矢量;结合电流误差评价函数,求解出各扇区边界电压矢量的最优作用时间;最后采用电流误差评价函数值最小的扇区边界矢量,并通过调制模块产生相应开关信号。为验证所提方法的正确性和有效性,在小功率实验平台上对该TV-FCS-MPCC与传统FCS-MPCC方法进行了实验对比研究,研究结果表明:TV-FCS-MPCC方法可以有效实现单相PWM整流器的控制目标,与传统FCS-MPCC方法相比,所提方法可以实现开关频率的固定,并降低网侧电流THD。

有源电力滤波器半矢量预测控制策略研究

针对经典模型预测电流控制算法电压矢量选择范围有限、电流跟踪精度不高的问题,提出改进型模型预测电压控制算法。利用滚动寻优得到较优电压矢量,再利用较优电压矢量和零矢量各作用Ts/2得到半幅值矢量,根据较优电压矢量和半幅值矢量的评价函数选择最优电压矢量。每个周期仅增加一个电压矢量,能有效减小预测电压矢量和实际电压矢量之间的误差,实现对谐波电流的准确跟踪,提高有源电力滤波器的补偿性能。仿真结果表明,所提出的改进型模型预测电压控制算法与经典模型预测电流控制算法相比,补偿电流对参考电流的跟踪更加准确,经补偿后并网电流中的谐波含量由4.86%下降到3.32%,且在稳态和动态情况下都能实现单位功率因数并网。

并联有源电力滤波器双滞环电流控制策略

提出了一种基于最优电压矢量的并联有源电力滤波器双滞环电流控制策略,用于快速控制三相有源电力滤波器的相间误差电流,同时可减少高次谐波、加快响应速度。采用滞环比较器确定参考电压矢量所在的区域,另根据误差电流矢量的越界情况及所在区域采用不同的控制策略来选择输出开关矢量,同时,引入当前开关状态信号和各相电流幅值信号,来辅助开关矢量的选择。仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。

光伏并网逆变器有限状态模型预测电流控制

通过坐标变换构建αβ坐标下逆变器输出电流的预测模型,利用评估函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估,预测所有可能的输出电流值。选择使评估函数取得最小值的一组电压矢量,将其对应的开关状态应用于下一采样周期,实现快速跟踪参考电流。该控制策略不需要使用传统的脉冲宽度调制器和电流内环控制,仅需进行一次坐标变换即可计算得到最优开关状态,计算量小,易于实现。仿真与实验结果表明,有限状态模型预测电流控制策略具有良好的动、静态性能和无功补偿功能。

光伏并网逆变器模型预测电流控制研究

在αβ两相静止坐标下建立逆变器输出电流的预测模型,通过评估函数对逆变器输出的不同电压矢量进行最优选择,预测函数计算出下一时刻可能的输出值。当评估函数取值最小时,对应的电压矢量为最优,采用此时的开关状态对逆变器进行控制,实现并网电流快速跟踪参考电流。该控制方法无需脉冲宽度调制信号,通过单次坐标变换,避免了复杂的运算过程,降低了控制偏差。仿真结果表明当参考电流动态变化时,模型预测电流控制能快速跟踪参考电流变化。当光伏电池的光照强度变化时,模型预测电流控制能快速追踪光伏电池最大输出功率点,且逆变器输出电流谐波畸变低。通过对比传统空间矢量脉宽调制控制下的输出波形,验证了模型预测电流控制策略的有效性。

光伏并网逆变器的改进模型预测控制研究

针对传统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的电流振荡与延时问题,提出一种改进FCSMPC。用2个相邻电压矢量和零电压矢量在1个采样周期内共同作用电路,消除电流振荡。为了减小开关频率,将电压矢量的作用先后排序得到最优电压矢量序列(OVVS)。此外,采用2个采样周期预测值对计算和采样带来的延时进行补偿。最后,仿真结果验证了提出的改进FCS-MPC的有效性。

永磁同步电机的高带宽鲁棒容错电流预测控制

为提高永磁同步电机交流伺服系统的电流环带宽和动态响应性能,提出了一种基于预测评价函数与滑模观测器的两步电流预测控制方法。首先设计了以获得最优电压矢量为控制目标的预测评价函数,解决了现有两步电流预测控制中系统噪声引起较大电流波动的问题;然后基于包含参数摄动项的定子电压方程和新型开关函数设计了一种滑模观测器,当观测器选取合适的增益矩阵时所观测的等效电流误差收敛于因电气参数失配导致的电流预测误差,并可根据等效电流误差进行相应电压的补偿修正。在电机控制性能测试平台上对所提出的方法进行了幅值为3 A的q相电流阶跃响应实验,电流环带宽测试实验以及控制器鲁棒性实验,结果表明:该方法不仅能够有效提高伺服系统电流环的带宽水平和动态响应性能,还具有较高的鲁棒性。

有源电力滤波器的电流控制新方法

基于最优电压空间矢量原理,提出了适用于并联型有源电力滤波器的双滞环电流控制新方法,达到了减少高次谐波分量、加快响应速度的目的。利用具有较大带宽的迟滞比较器采用“尝试-错误-校正-保持”的方法确定了参考电压空间矢量区域,通过引入电压空间矢量提高了直流侧电压利用率,降低了开关频率,改善了有源滤波器性能。仿真实验验证了该方法的可行性和有效性。

统一电能质量控制器并联侧的改进双滞环电流控制策略研究

为提高统一电能质量控制器的电流控制策略水平,提出了一种基于最优电压空间矢量的有源电力滤波器双滞环电流控制方法。该方法先利用常规双滞环控制法,以参考电压矢量的空间分布和误差电流矢量的越界情况及所在区域为依据,给出最佳电压矢量输出,以快速控制相间误差电流。虽然该方法能保证了系统暂态过程中的响应速度,也显著降低了开关频率,但误差电流在内环时逆变器不动作导致统一电能质量控制器的补偿精确度有所降低。针对此问题,将自抗扰控制方法引入误差电流内环控制上,它将内环时系统内部模型的不确定性与系统的外部不确定性统一视为系统的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,最后利用混沌粒子群优化算法对各个参数进行优化。该方法不需要精确地测量谐波,并且对于不同的典型负载、负荷侧电流大小和相位的变化都有很强的适应性,Matlab软件仿真和采用DSP硬件实验结果验证了所提出的电流控制方法的动静态性能和鲁棒性良好。

一种新型级联型高压变频器SVPWM控制

提出了一种SVPWM(空间矢量脉宽调制)新控制策略,选取与参考矢量距离最近的电压矢量作为最优矢量传送给负载。由于级联型多电平变频器电压矢量空间分布的稠密性,在调制深度足够大的情况下,其误差完全可以被忽略。通过MATLAB/Simulink仿真,得到了验证。该方法非常易于数字化实现,能满足实时控制的需要。