多电平变换器连续集模型预测控制研究

为解决有限集模型预测控制(FCS-MPC)下变换器输出波形频谱发散、纹波过大的问题,在此提出一种基于矢量分析的连续集模型预测控制(CCS-MPC)策略。该策略采用通过多个基本状态矢量实时合成目标矢量的方式,实现了四开关状态变换器的无差拍控制。同时由于单周期内各矢量作用时间可通过几何方法简便求得,因此该策略便于现有微处理的实现。与FCS-MPC相比,新型CCS-MPC策略能够在不显著增加计算负担的前提下获得优异的频谱特性。该策略在100 kHz氮化镓(GaN)三电平飞跨电容(FC)变换器上进行了实验验证。实验结果显示,与FCS-MPC相比,新型CCS-MPC下变换器的电感电流总谐波失真(THD)降低了60%以上。

改进连续集模型预测控制策略在平抑光伏功率波动中的应用

随着光伏渗透率的不断增加,光伏发电的波动性已经成为影响电能质量和电网稳定性的一个重要因素,为此提出了将一种改进连续集模型预测控制策略应用于含储能的分布式光伏发电系统,利用模型预测控制能够对系统阻抗模型进行预测,并增加了在线修正过程,仅使用储能变流器采集的本地数据,即可实现对光伏功率波动的抑制,并保证系统并网点电压的稳定,该方法不再需要监控系统,避免了通信延迟,提高了控制的实时性,同时有助于实现储能在分布式光伏发电系统中的即插即用。实验结果证明了该方法的有效性。

自适应连续集模型预测控制在逆变器上的应用

此处提出了一种基于自适应连续集模型预测控制(CCS-MPC)的并网逆变器电流控制方法。该方法将自适应CCS-MPC与正弦脉宽调制(SPWM)相结合,直接计算出最佳开关状态,无需像常规预测控制中评估所有可用开关状态。该方法还可以实现在线参数修正,从而提高输出电流控制精度。与比例积分(PI)控制等传统电流控制方法相比,该控制方法具有更好的动态性能。给定值突变时,电流恢复时间和过冲等瞬态特性也得到显著改善。最后,通过实验结果验证了所提方法的有效性。

基于连续控制集模型预测控制的MMC桥臂电流控制策略

模块化多电平变换器(MMC)的桥臂电流控制方法可同时实现交流侧电流控制和环流抑制。连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)是一种时域内基于模型的最优控制方法,动态响应快,可以实现多频带复合信号的准确跟踪。提出一种基于CCS-MPC的桥臂电流控制方法,通过设计模型预测控制(MPC)控制器同时实现桥臂电流直流分量、基频交流分量的准确跟踪和倍频环流的抑制,克服了传统分频控制策略在暂态期间不同控制器相互影响的问题,无须对各个频率信号单独设计控制器,简化控制结构。在此基础上,提出了包含桥臂电流指令值计算、基于MPC的桥臂电流控制和子模块电容电压均压控制的MMC综合控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三相MMC仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于改进STO的IPMSM退磁故障模型预测MTPA容错控制

针对内嵌式永磁同步电机发生退磁故障时系统模型和参数发生改变,控制器控制性能严重下降的问题,提出基于改进STO的退磁故障模型预测MTPA容错控制策略。首先针对电机发生退磁故障,分析模型参数变化,重新构建故障模型,并且求解了考虑故障状态的MTPA曲线。然后针对模型预测控制对参数变化的敏感性问题,构建改进的STO观测器,对永磁体磁链在线识别。最后设计电流模型预测控制器,对退磁故障的IPMSM进行容错控制。通过实验对比,构建的观测器对退磁故障情况的永磁体磁链有更好的观测性能,并且容错控制策略也更优秀。

交流电机模型预测控制综述

模型预测控制(MPC)具有概念清晰、能够处理包含约束条件的多变量非线性控制问题等优点,已经成为控制领域研究的热点。对交流电机控制领域的MPC进行了分析和总结,为交流电机控制中应用MPC提供了思路和参考。首先,归纳了交流电机控制领域中MPC的分类和特点,并以此为基础讨论了其发展和现状,梳理了典型MPC方法的思路和相互关系;然后,讨论了无偏差控制、滞后补偿、参数设计、稳定性和鲁棒性设计等MPC应用中的关键问题,说明了这些问题的典型研究方法和研究现状;最后,给出了针对交流电机控制领域MPC研究的总结和展望。

模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用发展综述

随着数字技术的发展,模型预测控制(MPC)已经广泛应用于交流传动系统。首先介绍了经典MPC策略——有限控制集MPC和连续控制集MPC的原理。其次综述了多步预测控制、多矢量预测控制、具有参数鲁棒性的预测控制、广义模型预测、显式模型预测这些常见的改进MPC的研究现状,并提出相关研究思路。最后,根据MPC的应用需求和研究现状,展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。

非理想条件下基于SAADR-PI的MMC型电力电子变压器CCS-MPC控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的电力电子变压器(power electronic transformer,PET)在非理想工况下易发生故障及扰动,严重影响系统电能质量。针对传统控制方法在非理想工况下存在的动稳态性能差等问题,在MMC-PET整流级提出了基于自适应自抗扰比例积分控制器的连续控制集模型预测控制策略。首先,设计了自适应自抗扰比例积分控制器用于电压外环,解决了电压外环信号跟踪及扰动抑制能力差等问题。其次,电流内环使用连续控制集模型预测控制方法以提高系统的响应速度及稳态性能,引入改进型载波移相调制策略解决桥臂电流畸变问题。最后,在网侧负载突变、网压不平衡、输出级负载投入等非理想工况下对MMC-PET系统进行对比仿真和实验,验证了所提控制策略的优越性。

分布式储能型MMC电池荷电状态均衡优化控制策略

为提高电池的能量利用率和解决电池因制造工艺、循环充放电次数不同以及老化程度不一致等因素导致的荷电状态(SOC)极度不均衡问题,提出一种兼顾电流波动抑制的分布式储能型模块化多电平换流器的电池SOC均衡优化控制策略。为准确控制充放电功率,采用双环控制:外环针对相间、桥臂间和子模块间电池SOC差异,建立离散时域预测功率模型,通过负反馈控制生成动态电流参考值;内环设计了模型预测优化控制策略,准确追踪动态电流参考值,实现电池SOC均衡、提高电池能量利用率,并提高系统的动态响应能力以及抑制电池电流纹波,延长电池使用寿命。最后通过在PSCAD/EMTDC中构建仿真模型对所提出的控制器性能进行验证。

永磁同步电机模型预测控制技术分析

阐述模型预测控制(MPC)的基本控制原理,有限集模型预测控制策略(FCS-MPC)和连续集模型预测控制策略(CCS-MPC)的分类及其研究现状,指出CCS-MPC和FCS-MPC存在的问题和趋势展望。

永磁同步电机FCS-MPC和CCS-MPC对比研究

模型预测控制因优良的动态性能在交流电机传动领域得到广泛应用,针对两种典型的模型预测控制--有限集模型预测控制和连续集模型预测控制,通过原理和仿真进行对比分析,以获得它们在稳态性、动态性、鲁棒性方面的差别。首先建立永磁同步电机数学模型,其次详细分析两种控制算法的原理,最后通过Matlab/Simulink对它们的性能进一步对比分析。从仿真结果看出,连续集模型预测控制的稳态性、鲁棒性均优于有限集模型预测控制,但动态特性逊于有限集模型预测控制。两种控制算法都存在各自的优点,并具有良好的发展前景。