三相电压型整流器模型电压预测控制

模型电流预测控制在每个采样周期内对所有开关状态下的输出电流进行预测和评估,算法运算量大,对控制器性能要求较高。本文提出了一种用于三相电压型整流器(VSR)的模型电压预测控制算法。根据模型电流预测的逆过程获得参考电压值,将矢量平面分为7个部分,并判断参考电压值所在区域。根据参考电压所在区域获得最优的电压矢量作为控制器输出。该方法无需循环寻优过程,预测耗时少,易于实现。通过实验对所提出的模型电压预测控制方法进行分析,验证了所提算法具有优良的静态、动态性能同时可显著减少模型预测控制的计算耗时。

改进型电压预测控制逆变器的研究

为了研究在边远地区使用小型离网独立风力发电系统,在分析比较现有独立风机供电变流系统结构和控制方法的基础上,给出了新型独立风机供电系统结构和改进型电压预测控制算法。新型独立风机供电系统通过在结构上增加一个旁路二极管,大大提高了系统对风能的利用率;改进型电压预测控制通过在一个PWM周期内增加采样的次数来改善系统的控制效果和动态响应,使负载电压的总谐波畸变率(THD)达到3.5%。仿真和实验研究结果证明了改进型电压预测控制方法的正确性和可行性。

基于电压预测控制的DSTATCOM研究

基于无差拍控制思想,提出具有延时补偿性能的电压预测控制策略。该算法能消除控制延时引起的补偿误差量,同时省去传统电流预测控制算法中的d-p旋转坐标变换,简化了控制系统的设计过程;另外,借助于空间矢量调制(SVM)技术实现开关状态的选择,使控制系统具有固定开关频率,从而简化滤波电感的设计。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和基于50kvar的配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)实验样机进行无功补偿和治理电压不平衡实验,仿真及实验结果都验证了该算法的有效性和可行性。

基于矩形区域分类的NPC型H桥级联五电平逆变器简化模型预测电压控制

为进一步提高中点电压钳制(neutral point clamped,NPC)H桥级联五电平逆变器的动态响应、降低控制器计算负担的同时确保装置低损耗运行,文中在电压矢量矩形区域分类的基础上,提出一种以满足动态响应和降低开关损耗为目标的两级优化模型预测电压控制策略。首先根据逆变器数学模型和期望电流进行目标电压矢量计算、修正,接着基于矩形区域分类对目标电压矢量进行定位;并以定位后的候选矢量为基础,设计了两级优化目标函数以输出满足要求的最优矢量。仿真和实验结果验证了该方法的有效性,与空间矢量脉宽调制以及传统模型预测电流、电压控制策略相比,该文所研究的两级优化模型预测电压控制策略,在确保逆变器动态响应的前提下既能降低控制器计算负担,还能有效减少器件开关损耗。

基于电压模型预测控制的大功率异步电机弱磁系统研究

研究了一种基于电压模型预测控制(Voltage model predictive control,VMPC)的大功率异步电机弱磁系统,通过对d-q轴定子电压(u_(sd),u_(sq))在线预测,取消了传统电流环中的两个PI控制器,进而实现对电压的优化控制,提升异步电机速-矩控制性能。首先,建立最大电磁转矩的解析模型,分析u_(sd),u_(sq)对各个工况下转矩输出的影响;然后,引入模型预测控制,设计了d-q定子电流(i_(sd),i_(sq))为控制量,u_(sd)、u_(sq)为输出的VMPC模型;最后,建立了搭载VMPC的最大转矩弱磁控制系统,仿真验证方法的有效性。

LC滤波型电压源逆变器无模型预测电压控制策略

为解决传统模型预测控制在参数失配时预测误差增大的问题,该文提出一种适用于LC滤波型电压源逆变器的无模型预测电压控制策略。该策略建立了基于电压和电流双梯度的查询表,通过计算和存储上一时刻应用矢量作用下的电压和电流梯度,并结合当前时刻的采样值,实现未来时刻电压和电流的无模型预测;进一步重构状态空间预测方程,根据应用矢量作用下的电压和电流梯度实时更新未应用矢量的梯度值,保证了梯度的准确性;使用电压和电流双目标的价值函数进行跟踪评估,进而选取下一控制周期最优的矢量。该方法不依赖于任何系统参数、计算简单,且消除了传统无模型预测中梯度更新停滞现象,改善了输出电压性能。最后通过实验验证了所提方法的有效性和优越性。

基于统一电压电流预测的微电网多模控制方法

传统微电网控制系统多采用分层控制技术架构,在解决有约束多目标优化问题时灵活性和智能化水平受限。模型预测控制(MPC)通过对微电网未来运行状态预测,并设计计及多目标和约束条件的价值函数在线滚动优化,可有效解决上述问题。然而,受限于孤岛和并网模式下微电网控制目标差异性,不同模式切换时MPC价值函数需发生较大改变,此时微电网系统存在暂态冲击和稳定性降低等一系列问题。为此,提出一种基于统一电压电流预测控制(UVCPC)的微电网多模运行控制方法,首先在建立微电网统一离散预测模型基础上,设计多模式一致性价值函数,并引入分布式协同二次控制,实现分层架构下微电网控制。最后,搭建20 kW多分布式电源(DG)并联微电网测试样机对所提方法进行验证分析,与传统MPC技术相比,该方法克服了多价值函数下系统暂态冲击等问题,且无需集中控制,具有运行高效、可靠性高等优势。

基于虚拟同步发电机的孤岛微电网逆变器模型预测控制策略

虚拟同步发电机技术可应对新能源发电的间歇性和波动性,在电力领域中受到了广泛的关注和应用。针对孤岛微电网逆变器采用虚拟同步发电机控制策略时,底层控制采用电压电流串级比例积分控制结构,存在控制参数整定烦琐、结构复杂、动态响应能力弱等问题,提出一种基于虚拟同步发电机的构网型孤岛微电网逆变器模型预测电压控制策略。首先,分析了虚拟同步发电机的控制策略,由此生成参考电压幅值与相位;其次,根据逆变器的开关函数构建了三相逆变器输出电压空间矢量模型,在此基础上推导及优化了逆变器输出电压离散预测函数模型,并由价值函数以参考值与预测值误差最小化为原则筛选出最佳开关序列作用于逆变器;最后利用MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,仿真分析显示,采用VSG-MPVC策略可提高孤岛微电网系统的稳定性和动态响应能力,改善系统暂态过程。

基于电压预测的直线永磁同步电机直接推力控制

直线永磁同步电机直接推力滞环控制,导致开关频率不定及稳态运行时会有明显的推力和磁链脉动产生。针对这些问题,提出了一种低脉动、快速动态响应、恒开关频率的直接推力电压矢量预测控制方法,该方法根据磁链及推力差预测下一时刻的参考电压,并采用空间矢量调制技术确定逆变器开关时间。仿真结果表明,与传统的DTC方法相比,该方法不但保持了快速响应的特点,且稳态运行时的磁链、推力脉动得到明显改善,开关频率也可根据需要在一定范围内进行选择。

基于LESO的有源电力滤波器模型预测控制研究

针对在采用LCL滤波器作为输出滤波器的T型三电平有源电力滤波器拓扑中,在应用模型预测控制时存在的对电压、电流传感器需求量大、因系统建模不准确而产生的误差等问题,提出一种基于线性扩张状态观测器的改进有源电力滤波器系统模型。该模型对每一个开关周期内滤波器电容支路电压进行观测,将得到的结果应用于逆变器输出电流计算和有源电力滤波器预测控制模型的建立,能够减少1/3的对传感器的需求,并将因LCL滤波器而引入的误差考虑在控制策略之内,有效提高有源电力滤波器的控制精度和对谐波及无功的补偿效果。在此基础上提出了以逆变器输出电压为控制对象的模型预测电压控制策略。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提模型的有效性,并通过实验验证了其可行性。

一种改进的有源电力滤波器模型预测电压控制

此处提出了一种改进的有源电力滤波器(APF)模型预测电压控制(MPVC)。将模型预测电流控制(MPCC)价值函数中APF提供的补偿电流转换为逆变器输出电压,以减少逆变器输出电压代入APF的离散化数学模型的计算次数。为了减小价值函数滚动优化次数,并简化算法,提出的控制根据空间矢量脉宽调制(SVPWM)的扇区判断思想,缩小备选电压矢量范围。在价值函数中加入开关频率控制环节,以降低开关频率,减小开关损耗,实现对谐波电流和开关频率的多目标控制。仿真结果和实验结果表明:相对于APF MPVC,改进的APF MPVC的APF开关频率更低,稳态精度更高。

一种预测电压反馈控制技术的研究

能源危机和环境污染问题的不断加剧,使得对可再生能源的利用变得越来越重要,风能是目前世界上发展最快的可再生能源。独立的小型风力发电系统中,逆变器输出的电压波形质量对独立负载而言最为重要。在结合传统预测电压控制策略优点的基础上,给出了一种基于前馈电压补偿器的预测电压反馈PI控制策略。该控制策略不但可以提高逆变器输出电压的精度和响应速度,而且还可以提升系统动态性能,抑制直流母线电压波动对逆变器输出波形质量的影响,改善系统带非线性负载时的运行性能。仿真和实验结果证明了该方法的正确性和可行性。

双核MCU并行逆变器模型预测电压控制

针对传统单核微控制处理器(MCU)在实现模型预测电压控制(MPVC)算法时,无法兼顾高控制频率和算法执行效率的问题,提出利用双核MCU并行实现MPVC算法中的滚动优化部分。相比单核MCU只能串行执行MPVC算法,双核MCU的并行实现方式在保证控制效果的同时,能有效提高算法的执行效率。最后通过仿真和实验验证了理论分析的可行性和有效性。

改进型预测电压控制策略的研究

介绍了预测电压控制基本原理,针对传统的预测电压控制方法中的不足,设计了一种改进型的预测电压控制算法,采用单相空间矢量脉宽调制(SVPWM)来实现.借助MATLAB/Simulink仿真软件,对单相全桥逆变器系统进行仿真,结果表明该控制方法具有良好的控制性能.

基于VPI与模型预测电压相结合的电流跟踪控制策略研究

四桥臂有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)电流跟踪控制以矢量控制居多,该控制方式一般都是通过控制器与调制算法相结合来实现的。电流跟踪性能的好坏主要受到控制器的影响。矢量比例积分(Vector proportional integral,VPI)控制器是比例谐振(Proportional Resonance,PR)控制器的改进,能有效提高电流补偿效果。而模型预测控制也在各个领域得到了广泛应用,包括在电力电子领域等。将两种控制策略结合在一起,使得系统在稳态时利用VPI矢量控制方式,在动态时切换至模型预测电压控制方式,充分发挥两种控制策略各自的优势。

一种简化模型预测电压控制策略

针对传统的四桥臂有源电力滤波器预测控制方法中过多滚动优化的问题,研究一种简化的模型预测电压控制策略。传统的两电平三相四桥臂有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)模型预测电压控制中,每个控制周期内运行耗时较长,对控制器性能要求较高。简化的模型预测电压控制主要是降低滚动次数,从16次滚动降低为4次,大幅度提高了寻优效率,减轻了控制器运算负担。为满足设计要求给出系统的离散化数学模型以及预测模型,建立价值函数,设计扇区的分类方法。

四桥臂有源电力滤波器改进模型预测控制策略研究

对于四桥臂有源电力滤波器,模型预测电流控制(MPCC)是一种较为新颖的高性能控制策略,但是该策略确定下一时刻的最优开关状态所需的滚动优化次数较多。为克服该缺点,给出了一种基于分区判断的改进模型预测电压控制策略(MPVC)。借鉴基于αβγ坐标系下的3DSVPWM调制思想,利用2次分区判断过程确定所给定三维空间电压矢量的具体位置,从24组备选开关状态子集中确定最优子集,以此减少滚动优化的次数,提高寻优的效率。仿真结果证实了改进MPVC策略的有效性,且其具有较强的鲁棒性,较MPCC具有更佳的动态性能。

三电平四桥臂APF低运算量预测控制策略研究

四桥臂APF(active power filter)是解决三相四线制配电网电能质量问题的理想设备,三电平四桥臂APF因其充足的基矢量个数而具有较好的电流跟随性能,但模型预测电流控制应用于三电平四桥臂APF时预测运算量过大。提出一种基于空间分层思想的模型预测电压控制策略。基于无差拍控制思想及αβγ坐标系下离散数学模型,由参考电流预测出期望的参考电压,将多次电流预测转换为单次电压预测;并结合三电平四桥臂APF的电压矢量空间分布规律,采用空间分层思想,基于γ轴的空间位置进行优化矢量范围的选取,将寻优矢量范围从传统的81个降低至4~18个,实现了电压跳变限制和中点电位控制。仿真结果表明:该策略具有优良的控制性能。

三相PWM并网逆变器在幅相控制下的启动性能改善

阐述了三相PWM并网逆变器幅相控制中的相量调节原理,针对系统启动时并网冲击电流大和动态响应较慢的问题,提出了开启电压预测控制和电流前馈控制两种方法,利用直流母线电压变化率推导出起动时刻理想初始参数和电流前馈调节量,有效地改善了系统在幅相控制下启动并网时刻的动态性能。通过15kW的三相PWM并网逆变器样机的实验结果证实了文中所提控制策略的正确性。

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。