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。

基于预测电压调制与T-S模糊PMLSM推力控制

为了进一步提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制(DTC)系统的控制精度,提出了基于预测电压调制和Takagi-Sugeno(T-S)模糊策略的控制方法.利用预测电压调制技术控制下一个周期磁链,利用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)逼近预测电压值,采用T-S模糊控制器控制动子速度和电磁推力.对比分析在Matlab/Simulink环境下的仿真结果,基于预测电压调制和T-S模糊控制策略的DTC控制系统不仅明显减少电磁推力和磁链脉动,而且对电机参数时变等非线性扰动所引起的脉动具有较强的鲁棒性.

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。

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。

基于预测电压空间矢量的永磁同步电动机直接转矩控制

为了减小直接转矩控制永磁同步电动机的转矩脉动,以永磁同步电动机的数学模型为基础,分析了基于预测电压空间矢量的永磁同步电动机直接转矩控制的原理并推导了在该直接转矩控制下的数学方程,利用Matlab对传统滞环控制的直接转矩控制和基于预测电压空间矢量的直接转矩控制进行了对比仿真研究。结果表明,文章推导的预测电压控制方法能在降低开关频率的前提下,可以改善电流波动和转矩脉动。最后通过实验验证了所提方法在减小电流波动方面具有较好效果。

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。

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。

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.

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。

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。

考虑中点电压平衡的三相四开关变换器模型预测电压控制

三相四开关变换器作为三相六开关变换器的容错结构,在离网模式下,直流侧电流经电容流入故障相,导致直流侧中点电压不均衡,进而降低了负载侧电能质量,影响电容器寿命。针对此问题,设计一种考虑中点电压平衡的模型预测电压控制策略。首先,对离网模式下的电压矢量进行分析,建立αβ两相静止坐标系下的电压预测模型。在此基础上设计中点电压平衡控制,通过低通滤波器提取直流侧电容中点电压偏差值中的直流分量,经预测模型计算得到电流补偿值。将其代入价值函数求解最优电压矢量,进行模型预测电压控制,实现三相四开关变换器离网模式操作。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真及实验,验证了所提出控制策略的有效性。

三相Vienna整流器无模型预测直接电压控制

为提高三相Vienna整流器响应速度以及在复杂环境下系统控制性能,提出一种无模型预测直接电压控制(Model-free predictive direct voltage control,MFPDVC)策略。首先,分析三相Vienna整流器数学模型,构建不依赖系统物理参数的超局部模型,增强控制系统鲁棒性;其次,对超局部模型离散化得到系统预测方程,同时设计包含电压、功率以及中点电位的成本函数,实现用单个环路控制多个目标,突破传统双闭环级联型控制结构内外环带宽限制,提升系统响应速度。最后,设计Luenberger观测器估计电压和功率超局部模型中的未知部分,并实时补偿预测模型,进一步提升抗扰动性能,实现无模型预测直接电压控制算法。仿真与试验结果表明,相比传统有限集模型预测功率控制方法,所提控制策略具有更优的鲁棒性和动稳态性能。

不同大气环境下棒-板长空气间隙操作冲击放电电压智能预测

空气放电源于电场与大气环境的相互作用,空气间隙放电电压受到极间电场分布与大气参数的共同影响。为实现高海拔环境下棒-板长空气间隙的操作冲击放电电压计算,本文以气压、温度、绝对湿度、海拔以及电场特征量作为特征集,构建了一种基于k近邻(k-nearest neighbor,KNN)算法的绝缘预测模型。采用55~4 300 m海拔范围内的试验数据对KNN算法进行训练,建立气隙特征与其绝缘强度的映射关系,实现了5 000 m高海拔环境不同间隙距离的棒-板空气间隙放电电压预测,最大相对误差和平均绝对百分比误差分别为8.58%和3.78%,验证了所提方法的有效性。将模型外推至平原不同大气参数下的棒-板空气间隙时,放电电压预测值与试验值同样具有较好的一致性。研究结果可为不同大气环境下的空气间隙绝缘强度计算提供参考。

变电压CT成像中角度间扫描电压预测方法研究

复杂结构件在CT成像时,不同投影角度等效厚度差异较大,需要匹配不同透照电压。因此,投影扫描中需要进行变电压成像,这需要对角度间的透照电压进行预测。对此,提出了一种适用于变电压CT成像的角度间扫描电压预测方法。利用负指数函数描述等效衰减系数与电压的关系,代入基于等效衰减系数表示的不同电压下X射线透过率关系式中,得到不同透过率对应电压之间的经验公式。在角度间电压预测中,不断更新公式中参数。对铝楔形块实验,与文献方法相比,所有测试点电压预测的最大相对误差由6.24%下降到3.91%。对铝模体进行了变电压扫描CT成像实验,验证了预测方法的可行性。实验结果表明,提出的电压预测方法可用于变电压CT成像中的角度间扫描电压预测。

基于贝叶斯优化卷积神经网络的路面光伏阵列最大功率点电压预测方法

路面光伏阵列上快速行驶的车辆,所形成的车辆阴影具有复杂的动态随机分布特性,将导致路面光伏阵列的输出功率-电压(P-V)特性曲线呈现动态多峰特性,给路面光伏阵列最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking,MPPT)控制带来挑战。基于此,文中提出一种基于贝叶斯优化(Bayesianoptimization,BO)卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的路面光伏阵列最大功率点电压预测方法。首先,将路面光伏阵列的光照和温度的环境信息以图像形式输入基于贝叶斯优化CNN的最大功率点电压预测模型进行学习;然后,利用训练出的预测模型,对当前时刻下路面光伏阵列最大功率点工作电压进行预测;最后,仿真和试验结果表明,提出的预测模型具有良好的适应性,能够精准预测不同车辆阴影工况下的路面光伏阵列最大功率点工作电压,尤其是大幅度提高最大功率点工作电压的预测速度,为动态随机车辆阴影下路面光伏阵列的最大功率点跟踪控制奠定基础。

基于支持向量机的复杂环境条件下绝缘子闪络电压的预测

在大型人工气候实验室对XZP-160绝缘子试验数据的基础上,提出了一种基于支持向量机的绝缘子闪络电压预测方法。支持向量机是以统计学习理论为基础的,采用结构风险最小化原则代替传统经验风险最小化原则的新型统计学习方法。该文以气压、覆冰、污秽程度等环境条件作为输入,绝缘子的闪络电压作为输出,对环境条件和闪络电压的关系进行训练,建立绝缘子闪络电压的预测模型。结果表明预测的闪络电压与实测结果基本一致。该方法为复杂环境条件下外绝缘的选择提供了一种新的途径。

染污玻璃绝缘子泄漏电流特性及其闪络电压预测

有效预测绝缘子闪络电压是防止发生污闪事故的重要手段,泄漏电流是分析检测绝缘子闪络电压的重要方法。在人工污秽实验室进行大量的试验,模拟运行电压下污秽度与相对湿度对泄漏电流的影响,从不同角度提取了能够反映绝缘子表面污秽度及相对湿度的4个泄漏电流特征量:泄漏电流脉冲幅值熵S、脉冲幅值Ih、能量比K及能量E,并得到它们之间的变化规律。提出基于广义回归神经网络(generalized regression neural network,GRNN)的绝缘子闪络电压预测模型,将4个特征量S、Ih、K、E及相对湿度作为GRNN模型的输入量,闪络电压作为GRNN模型的输出量。预测结果与试验结果对比分析可知,相对误差小于7.33%,表明提出的绝缘子闪络电压预测GRNN模型的预测结果与试验结果基本一致,能够有效地对绝缘子闪络电压进行预测。

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。

电压预测技术提高HVDC混合实时仿真器接口稳定性

介绍使用电压预测技术提高 HVDC混合实时仿真系统接口的稳定性。接口稳定性是建立混合实时仿真系统的关键问题。利用电压预测技术 ,结合“虚”阻尼并联支路 ,可以有效地减小接口电流噪声 ,提高 RTDS数值计算稳定性 ,保证数模接口在稳态和暂态仿真中的稳定。各 AC/DC接口的电压预测步长需独立精心选择 ,典型值在 1个～ 3个步长 ,取决于直流平波电抗值的大小和直流输电线的长度。文中给出了接口的技术实现和性能校验结果。