一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

基于强跟踪扩展卡尔曼观测器的三电平逆变器永磁同步电机无模型预测电流控制

为增强三电平逆变器馈电永磁同步电机驱动系统在模型失配和工况变化下的稳定性和鲁棒性,该文提出一种基于强跟踪扩展卡尔曼观测器的无模型预测电流控制(strong tracking extended Kalman observer based model-free predictive current control,STEKO-MFPCC)策略。首先,分析电机在模型失配工况下的集总扰动,建立系统超局部模型;其次,设计EKO估计超局部模型中非线性部分,同时引入强跟踪滤波策略,快速调整误差协方差矩阵,优化增益矩阵,提升传统扩展卡尔曼算法的动态性能;最后,构建含有中点电位和电流的预测方程,输出令代价函数最小的电压矢量。实验结果表明,相较传统MFPCC,所提方法有效抑制中点电位波动,提升电机转速响应速度,改善输出电流质量,在参数扰动工况下增强系统鲁棒性和抗扰动能力。

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%。

矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略

针对弱电网条件下静止同步补偿器与电网间存在较强的相互影响,电网电压前馈控制策略因存在延时导致抗电网电压畸变效果不佳的问题,提出了一种考虑控制延时的矿井链式静止同步补偿器电流跟踪控制策略。该控制策略以传统的比例谐振控制策略为基础,在电网电压前馈环节中加入补偿环节,该补偿环节等于采样延时传递函数与控制延时传递函数乘积的倒数,采用麦克劳林展开式对补偿环节进行化简,可得到满足要求的补偿环节的近似表达式。加入补偿环节后的控制策略可以消除控制延时及电网电压畸变所造成的影响,使静止同步补偿器在电网电压谐波较大时仍可正常工作。仿真结果表明,该控制策略具有较强的抗电网电压扰动能力和良好的电流跟踪控制效果。

基于电流变化率检测技术的无模型预测电流控制

为提高永磁同步电机控制系统定子电流的跟踪响应能力,文章提出一种无模型预测电流控制算法。算法不依赖于电机模型以及定子电阻、电感等电机参数,在一个采样周期内检测2次电流,根据检测的定子电流以及定子电流的变化率,通过简单的运算预测定子电流。在MATLAB/simulink中搭建i d=0矢量控制系统仿真模型,分别验证基于模型和无模型预测电流控制算法,仿真结果表明采用提出的算法,控制系统在暂态和稳态下都有良好的电流跟踪能力。

新型模型参考自适应的PMSM无差拍电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)的无差拍电流预测控制(DPCC)对参数失配非常敏感。在实际应用环境中,由于某些因素的影响,电机参数会失配,严重时会导致PMSM运行故障。为了减小对DPCC的影响,提出一种基于新型模型参考自适应系统(MRAS)的参数分步辨识方法。首先,获得定子电阻和定子电感的参数,并将其作为已知量来辨识转子磁链。等待参数稳定之后,再将辨识结果作为已知量用于辨识定子电感和定子电阻。最后,将辨识出的参数代入DPCC进行改进。实验结果表明,该方法可以解决模型欠秩的问题,并且可以抑制电机参数失配对DPCC的影响,提高动态跟踪性和鲁棒性,具有一定的工程实际意义。

高功率因数无电解电容IPMSM驱动系统电流跟踪控制策略

针对传统无电解电容永磁同步电机驱动系统中功率环引起的控制器参数整定困难、系统稳定性低等问题,提出一种无需功率环直接计算电机电流指令以实现网侧高功率因数的方法:基于系统方程的收敛性分析,将系统方程离散化处理后在线计算电机q轴最优电流指令轨迹。针对采用PI控制器跟踪q轴周期电流指令存在跟踪误差的问题,提出一种电流指令补偿方法:通过分析电流环传递函数,计算出实际电流与电流指令间幅值与相位的误差,并利用误差数值对电流指令进行补偿。对控制策略进行仿真与实验验证,结果表明:电流指令补偿策略有效提高了PI控制器对周期最优电流指令的跟踪效果,最优电流指令控制策略在实现了网侧高功率因数运行的情况下简化了控制系统并提高了系统稳定性。

初级绕组分段永磁直线电机段间推力优化控制

为克服初级绕组分段永磁同步直线电机(PWS-PMLSM)动子在定子段间运行中存在的推力波动,提高电机的动态响应能力,结合双逆变器交替供电模式提出了一种复合控制方法。利用有限元方法分析了动子出入定子段过程中各定子电磁参数的变化规律,从而建立了PWS-PMLSM的数学模型。依据电机模型,分析了段间推力波动产生的机理,提出了定子段间电流同步跟踪策略来减小各段间电流差异,但此方法依赖于极高的电流响应速度,因此又结合改进的PWM预测控制方法来提高电流调节速度,实现段间电流同步控制。段间电流同步跟踪结合改进PWM电流预测控制方法可以有效抑制PWS-PMLSM段间推力波动,提高系统动态性能。对所提算法进行了仿真和实验验证,并取得了良好的效果。

采用转子位置跟踪PI控制器的非凸极式永磁同步电动机的无传感器速度控制

本文介绍了一种新型无高频信号注入或特殊脉宽调制模式的非凸极式永磁同步电动机驱动的转速估算方法。这种方法基于驱动系统中载有转子位置误差信息的d轴电流调节器的输出电压。转子转速可以通过转子位置跟踪比例积分控制器控制位置误差趋于零的来估算。零速或低速运行时,转子位置跟踪控制器中的PI控制器增益,依据所估算的转速具有多变的结构。为了提高PI控制器在零速附近的带宽,控制系统应用了一种环形恢复技术。这种方法只需要确定永磁磁链。且对参数估算的误差及变化不敏感。设计人员能够轻松决定可行的运行范围,使其拥有期望的带宽及低速时完成矢量控制的能力。试验结果表明,所述的无传感器算法在额定负载条件下取得了令人满意的效果。

基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器研究与测试

针对大型汽轮发电机接入串补输电系统面临的次同步谐振问题,研制出一种基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器(generator terminal subsynchronous dampingcontroller,GTSDC)。它由多模态次同步阻尼控制器和基于链式结构的高压大容量电流跟踪变流器构成,通过向机组定子侧注入幅值和相位可控的扭振模态互补频率的电流,实现抑制轴系扭振的目标。阐述GTSDC的工作原理和设计方法,研发一套等效容量为10 MVA、输出电压为22 kV的装置,并在上都电厂660 MW机组上进行现场参数整定和效果试验,结果表明:所研发的GTSDC能大幅提高扭振模态阻尼并有效抑制持续激励引发的强迫性轴系扭振,为解决次同步谐振和振荡问题提供了一种新颖而有效的技术手段。

基于矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制模型及仿真分析

根据交流电机矢量控制技术特点,将交-交矩阵变换器与永磁同步电机转子磁场定向控制技术相结合,采用电流滞环控制技术实现了基于矩阵式变换器的永磁同步电机的矢量控制.给出了根据矩阵变换器输入电压状态及永磁同步电机定子电流控制的开关状态模式.最后,利用MATLAB软件对系统模型进行了仿真验证,仿真结果表明,利用交-交矩阵变换器实现永磁同步电机矢量控制是有效可行的.同时也说明了采用电流跟踪控制技术实现交-交矩阵变换器的PWM调制,概念清楚、控制简单,不需要复杂的数学计算,有利于硬件电路设计和工程实现.

无轴承永磁同步电机增磁调压转速控制策略

无轴承永磁同步电机控制系统存在由多因素引起的转矩脉动,且空载或轻载运行时电流跟踪性能差。基于旋转编码器,给出转子位置角可靠检测方法及转速优化计算公式。通过分析永磁同步电机数学模型,同时考虑无轴承电机负载效应,提出增磁控制与电压调节相结合对电机转速进行控制的策略,并给出其优化实现方法。实验结果表明,采用该控制策略,无轴承永磁同步电机的电机绕组电流脉动程度得到减弱,转速稳定性好、控制精度高,同时可改善其悬浮性能,是一种简捷、有效的无轴承永磁同步电机转速控制策略。

一种光伏并网逆变器的数字化同步控制方法

介绍了一种光伏并网逆变器的结构及原理,研究了一种光伏逆变器与市电并网发电的数字化同步控制方法;该方法基于DSP处理器,采用数字锁相环架构,通过改进的数字化预测控制,实现光伏并网逆变器输出电流与电网相位、频率的同步;使用Simu-link/MATLAB仿真,并研制3kW样机进行实验,仿真及样机测试结果表明:该数字化同步控制方法性能优异,在光伏并网发电领域有较好的应用前景。

链式STATCOM的新型电流控制策略

针对分相电流控制的链式静止同步补偿器(STATCOM)的参考电压会引入零序分量的特点,提出一种基于坐标变换的链式STATCOM的电流跟踪控制方法。该方法将三相系统的各组交流变量变换为两相静止坐标系下的交流变量,并采用比例谐振(PR)控制器跟踪参考电流。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。

三相四开关逆变器供电的永磁同步电动机脉冲序列预测控制

针对单矢量预测控制方法存在控制自由度少、电流和转矩纹波大的问题,提出了一种三相四开关逆变器供电的永磁同步电动机脉冲序列预测控制方法。构造了两类包含3个电压空间矢量的对称型脉冲序列,利用电流参考值跟踪成本函数来选取优化脉冲序列;给出了电流参考值跟踪目标下的占空比计算公式,并通过调节直流分量对占空比进行补偿,从而实现直流母线电容电压平衡。仿真结果表明,该方法能实现电流参考值跟踪和母线电容电压平衡,有效减小了电流纹波和转矩脉动。

D-STATCOM一种新型的双滞环电流控制法

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)对补偿指令电流的跟踪性能直接影响其补偿效果。传统的滞环电流跟踪控制法具有实现简单、动态响应快,但开关频率高且波动范围较大的特点;基于电压空间矢量的滞环电流控制法能有效降低开关频率,提高直流电压的利用率,但较大的运算量会影响对补偿指令电流的跟踪效果。结合两种方法的优点,提出了一种新型双滞环电流控制方法,在保证对补偿指令电流较高跟踪精度的同时,有效降低开关器件的开关频率来改善D-STATCOM。最后通过实验证实了该方法的正确性和可行性。

同步定频微电网的并网/孤岛无缝切换控制策略

在"双高"背景下,微电网中许多布局分散、随机接入的分布式电源不具备通信条件,这就要求微电网的并网运行、孤岛运行以及两种状态的切换不能依赖于通信。研究了同步定频微电网在无设备间信息交互条件下的并网/孤岛无缝切换技术,提出了利用卫星授时信号同步的孤岛状态检测方法以及基于跟踪微分器的相位无超调跟踪方法,提高了微电网并网向孤岛切换的快速性和平滑性;提出了基于频率偏移的并网状态检测方法,实现了微电网重新并网后由同步定频电流控制向P/Q控制的快速切换。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。

永磁同步电动机速度控制方案

涉及面装永磁同步电动机(PM SM)的速度控制,旨在开发控制方案使电机快速地跟踪指令速度。关键是让电流误差子系统成为一个具有好的收敛速率的齐次(不受力)系统,以使定子电流快速跟踪由速度调节器给出的指令电流。所给方案结构与算法简单。仿真实验结果显示,该系统在突加减负荷的情况下能够成功地跟踪指令速度信号。

基于PR控制器的改进型虚拟同步发电机技术

电压控制型虚拟同步发电机技术(VSG)和电流控制型虚拟同步发电机技术是目前较主流的2种虚拟同步发电机技术。针对原有VSG技术对有功功率和无功功率的跟踪特性较差问题,提出一种改进型VSG技术。通过嵌入PR控制器,一方面可对有功功率和无功功率进行前馈补偿,以改善原有VSG的功率跟踪特性,使其能更好地适应并网,另一方面能实现在特殊情况下由改进的VSG平滑切换到原有VSG,以适应频率、电压快速变化的电网。在RT-LAB半实物仿真平台的实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。

永磁同步电机矢量控制系统仿真实验设计

利用Matlab/Simulink仿真平台建立了永磁同步电机的电流滞环跟踪调制矢量控制系统和SVPWM调制矢量控制系统的仿真模型,给出了相关模型参数。针对永磁同步电机负载起动、参考转速变化、负载转矩变化等情形,开展了两种永磁同步电机矢量控制系统的仿真实验教学。实验结果与理论推导一致,验证了所建立仿真模型的正确性。