基于事件触发的直流微电网无差拍预测控制

针对光伏(Photovoltaic, PV)-电池-超级电容直流微电网系统中光伏发电间歇性造成的功率失配问题,提出一种基于事件触发的无差拍预测控制(Event-triggered deadbeat predictive control, ETDPC)方法,以实现有效的能量管理. ETDPC方法结合事件触发控制策略和无差拍预测控制策略(Deadbeat predictive control, DPC)的优点,根据微电网的拓扑结构构建状态空间模型,用于设计适用于微电网能量管理的触发条件:当ETDPC的触发条件满足时, ETDPC中无差拍预测控制模块被激活,可以在一个控制周期内产生最优控制信号,实现对于扰动的快速响应,减小母线电压纹波;当系统状态不满足ETDPC中的触发条件时,无差拍预测控制模块被挂起,从而消除非必要运算,以减轻实现能量管理的运算负担.因此,对于电池-超级电容器混合储能系统(Hybrid energy storage system, HESS), ETDPC能够缓解间歇性光伏发电与负荷需求之间的功率失衡,以稳定母线电压.最后,数字仿真和硬件在环(Hardware-in-loop, HIL)实验结果表明,相较于传统无差拍控制方法,运算负担减小了50.63%,母线电压纹波小于0.73%,验证了ETDPC方法的有效性与性能优势,为直流微电网的能量管理提供了一种参考.

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。

新能源游船直流微电网系统无差拍预测电压控制策略研究

基于光伏、储能技术混合供电的直流微电网系统被广泛应用于新能源游船。针对其日用负荷供电变流器接入不平衡负荷或者单相负荷时出现的供电电压不平衡问题,文章提出一种基于输出电压正负序分离的无差拍预测电压控制策略,在正负序坐标系下分别实现供电变流器电压正负序分量控制,保证供电变流器输出三相电压平衡,增强系统对不平衡负荷的抗干扰能力,避免增加额外的电能质量治理装置。仿真结果表明,采用所提无差拍预测电压控制策略后,直流微电网的日用负荷供电变流器电压不平衡度从28%降低到0.5%以下,验证了所提控制算法的有效性。

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。

MMC变流器的无差拍电流预测控制器研究与设计

为了提高模块化多电平变流器MMC(modular multilevel converter)的稳定性与动态性能,实现环流抑制,提出基于交流电流和环流双目标调节的无差拍控制。通过MMC单相等效电路的动态方程,设计MMC交流电流分量以及环流分量的无差拍电流预测控制器,并针对实际控制存在的时延问题进行理论分析提出改进措施。通过搭建无差拍控制下模块化多电平变流器的十电平Simulink仿真模型,验证控制策略的有效性。结果表明:通过无差拍控制可以显著提高模块化多电平变流器的稳态和动态性能,且达到环流抑制和均压的目的。

基于扰动补偿的LCL型并网逆变器无差拍预测电流控制策略

在对电感–电容–电感(inductive-capacitive-inductive,LCL)型并网逆变器进行模型预测电流控制时,数字延时会引入控制误差,同时,被控对象模型精确程度也会影响预测控制性能。为降低数字延迟影响和预测控制对系统模型变化的敏感度,最终提高LCL型并网逆变器在弱电网并网环境下的运行性能,该文提出一种基于扰动补偿的LCL型并网逆变器无差拍预测电流控制策略。通过采用基于线性插值法的改进型无差拍预测控制策略,降低数字延时带来的控制误差;在弱电网阻抗辨识基础上,设计内模扰动观测器,通过构造李雅普诺夫函数,选择满足系统稳定的自适应增益,以抑制模型失配及测量噪声等扰动量对预测控制性能的影响,并提高逆变器在弱电网环境下运行适应性。最后通过仿真和实验,验证所提策略有效性。

位置伺服永磁电机鲁棒性无差拍预测转速控制

为了提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,该文提出一种鲁棒性无差拍预测转速控制策略。首先,根据无差拍控制原理对速度环和电流环进行设计。其次,采用增量模型消除了永磁磁链对电流预测的影响。再次,设计扩展状态观测器,对参数不匹配、负载和逆变器非线性造成的扰动进行观测。然后,根据位置伺服系统的特点提出一种补偿策略。最后,通过实验对提出的控制策略进行研究,实验结果表明,该方法能提高系统的稳态控制精度和动态响应速度。

基于参数在线辨识的高速永磁电机无差拍电流预测控制

针对无传感器表贴式永磁同步电机高速运行过程中电气参数摄动影响电流环性能和转子位置估计精度的问题,提出一种基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法。首先,为了提升电流环控制器的动态性能,结合永磁电机控制系统的特点,采用无差拍电流预测控制并进行模型参数敏感性分析。其次,针对多参数在线辨识存在的欠秩问题,提出在3种不同时间尺度下,采用基于神经元迭代求解的总体最小二乘法在线分步辨识电机定子电感、电阻和永磁体磁链。最后将辨识结果用于更新无差拍电流预测控制器及滑模观测器参数。实验结果表明,基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法能有效提高电流环控制器稳态性能及转子位置估计精度。

延时补偿的APF改进预测无差拍重复控制

为进一步提升有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)性能,提出一种考虑延时补偿的APF预测无差拍重复控制算法。首先,根据奇数次谐波进行dq坐标变换后为偶次频率分量的特点,通过计算谐波周期的最小公倍数实现快速的指令电流周期预测。同时,采用延时信号消除算法(Delay Signal Elimination,DSE)与低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)相结合提取基波分量,有效提高了指令电流提取效率。然后,提出通过固定延时后启动AD采样的方法降低无差拍控制下采样前端延时对系统的影响。进而,引入重复控制,并给出了考虑鲁棒性约束下重复控制参数选取方法。最后,通过MATLAB仿真和实际物理实验验证了所提改进控制算法的正确性和有效性。

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明:在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。

永磁同步电机的无差拍电流预测控制优化算法

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)无差拍电流预测控制在电机参数发生偏差时会导致系统失稳,d、q轴电流发生大幅度振荡的问题,提出了一种鲁棒前馈电流预测控制算法。用前一时刻的参考电流和当前时刻的采样电流代替传统电压预测式中的当前时刻的采样电流,改变采样电流与参考电流的闭环传递函数,采用鲁棒因子对系统的稳定裕度进行调节,提高了控制系统的鲁棒性和稳定裕度。仿真结果表明,当模型电感分别是参考电感的2倍和4倍时,所提出的鲁棒前馈电流预测控制算法比传统算法q轴电流的方差分别减少了61.5%和67.3%。此外,针对电机参数失配时稳态电流静差扩大的问题,提出了一种增量式电流静差消除算法。通过相邻时刻预测电压、实际电流与参考电流的差值来计算下一时刻的给定电压,消除电机磁链参数对稳态电流静差的影响;利用实际电流与参考电流的误差对给定电压进行补偿,以减少稳态电流静差。仿真结果表明,当模型磁链分别是参考磁链的0.5倍、0.4倍和0.375倍时,所提增量式电流静差消除算法比传统算法q轴电流的误差分别减少了38.69%、56.94%和54.66%。

基于高阶滑模观测器的永磁同步电机无差拍预测电流控制

为了提高永磁同步电机速度和电流跟踪精度等控制性能,本文提出了一种基于高阶滑模观测器的永磁同步电机无差拍预测电流控制方法.首先,将参数变化和外部负载变化视为集总扰动,建立内置式永磁同步电机的数学模型.然后,构造了两个三阶超螺旋滑模观测器来分别估计速度和电流回路中的集总扰动,并将估计出的扰动前馈到对应的控制器中进行补偿,以提高系统的鲁棒性和跟踪精度.此外,转速环采用了一种改进的滑模趋近律,以降低控制信号中的抖振和缩短系统状态到达滑模面所需的时间.最后,将所设计的方法在内置式永磁同步电机实验平台进行验证,并与传统的无差拍预测电流控制和指数趋近律滑模速度控制器进行了对比,实验结果表明了算法的有效性和优越性.

基于电流谐波最小的永磁同步电机无差拍预测电流控制

基于空间矢量调制(SVM)的无差拍预测电流控制(DBPCC)具有原理简单、动态响应快、开关频率固定等优点,在永磁电机高性能控制中得到了广泛应用。但是传统的无差拍预测电流控制采用单一的7段式矢量序列,在高速重载等高调制比工况下电流谐波相对较大。已有研究表明,高调制比时采用母线钳位空间矢量调制能获得更小的电流谐波,但优化矢量序列的选择比较复杂且仅在开环运行下进行验证。在解析推导基于4种电压矢量序列的空间矢量调制的电流谐波基础上,提出了一种变序列SVM无差拍预测电流控制策略。该策略根据调制比在线选择使电流谐波最小的优化电压矢量序列,不仅计算量小,而且有效降低了电流谐波。仿真和实验结果表明,相比基于单一矢量序列的传统无差拍预测电流控制,所提出的方法在全调制比下都可以获得最小的电流谐波和THD。在调制比大于0.92时,电流THD可减小30%以上。

基于自适应观测器的永磁同步电机前馈无差拍预测控制

为进一步增强永磁同步电机预测控制系统在强扰工况下的鲁棒性,提出基于自适应观测器的前馈无差拍预测控制方法。通过构建扩张数学模型,集成考虑电机受环境温度、磁场耦合等影响下的综合扰动。结合正切函数近似指数变化特性,设计自适应观测器,跟随观测误差动态调整增益,加快扰动跟踪响应速度。在自适应观测器离散化的基础上,引入实际电流跟踪参考的误差项,设计前馈预测电流模型,进一步提升预测模型受扰下的收敛速度,并融入无差拍预测控制方法。仿真结果证明了该方法的有效性,在电阻、电感、磁链等单参数及多参数失配工况下均具备较强鲁棒性。

一种功率前馈的鲁棒预测无差拍并网控制方法

在光伏并网控制中,延时和滤波电感量变化会影响系统响应速度、稳定性及并网电流畸变率。对此,该文提出一种功率前馈的鲁棒预测无差拍并网控制方法。通过引入功率前馈控制加快系统的响应速度。鲁棒预测无差拍控制方法被提出用于并网电流控制,以增强系统的鲁棒性,降低因控制延时和电感量偏差对并网电流造成的畸变。分析带延迟环节的z域无差拍控制模型,并讨论延时和电感量取值对系统稳定性的影响。给出鲁棒预测无差拍控制的设计方法,并根据z域内的传递函数对其进行稳定性分析,确定控制参数的选取范围。仿真与实验结果证明了所提控制方法的有效性。

用于电能质量治理的三电平变流器预测无差拍重复控制优化及性能分析

针对用于低压配电网负荷谐波、三相不平衡和无功补偿的三相四线制T型三电平变流器,对其控制算法进行了整体优化。首先,根据dq0坐标变换前后不同频率分量之间的映射关系,设计了快速指令电流提取与预测算法,该算法不仅能够独立提取谐波、不平衡和无功分量,而且指令电流提取时间缩短至10 ms;其次,针对无差拍控制延时问题,设计了即时采样与预测无差拍重复控制结合的控制器进行优化,并分析了所提控制器的性能;最后,搭建了13 kV·A的物理样机,测试结果证实了相较于传统的预测无差拍重复控制,所设计的控制策略具有更好的控制精度与稳定裕度。

预测控制与滑模控制结合的永磁同步电机控制

提出一种改进型无差拍预测电流控制方法与改进型滑模控制方法结合的控制策略。基于永磁同步电机的数学模型,构建电流内环控制算法,设计扩张状态观测器,解决无差拍预测电流控制因参数扰动及模型失配导致的电流误差问题。速度外环设计一种超局部模型滑模控制器,设计滑模扰动观测器削弱滑模抖振。仿真结果证明,结合后的控制方法有效提高了电机暂、稳态性能,提升了系统抗干扰能力、鲁棒性及响应速度。

基于二阶滑模扰动观测的PMSM电流预测控制研究

针对无差拍电流预测控制(DPCC)对电机参数的依赖性,系统性能尤其易受电感参数影响的问题,研究基于二阶滑模扰动观测的永磁同步电机(PMSM)电流预测控制方法。首先,根据滑模控制原理分析电感参数失配对系统参数鲁棒性的影响,及传统滑模控制的不连续函数导致的系统“抖振”;然后,在DPCC中引入一种基于二阶趋近律的滑模扰动观测器(SMDO),实时补偿电感参数失配造成的扰动,同时通过二阶趋近律加速扰动误差的收敛;最后,将该方法与DPCC、SMDO+DPCC进行对比仿真实验。实验结果表明,在电感参数失配的情况下,该方法降低了电流稳态误差,提高了系统参数的鲁棒性,减少了传统滑模控制带来的系统“抖振”现象。

三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法

针对三相并网逆变器的特点,采用一种新的无差拍电流预测控制策略。与传统不加补偿的无差拍控制器相比,可改善控制上的延时,在相同的采样频率下可使输出电流畸变减少,提高三相并网逆变器的性能。为进一步提高三相并网逆变器的可靠性和降低并网逆变器的成本,提出一种基于软件锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。将无差拍电流预测控制和无电网电压传感器控制相结合,为三相并网逆变器提供一种高性能的解决方案。最后实验验证了该方案的可行性和正确性。

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

永磁同步电机数字控制系统的电流预测控制,具有动态响应快、开关频率恒定、适于数字实现等特点。基于拉格朗日插值的无差拍预测控制算法,对电机电感参数失配比较敏感。为此,提出一种改进无差拍预测控制算法,修改了电流偏差约束条件和输出电压预测方法。利用根轨迹法分析了算法鲁棒性与电感参数失配的关系。在电机电感参数发生失配情况下,能够维持系统稳定,实现电机电流的闭环控制,使实际电流跟随给定,提高了算法的鲁棒性。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性。