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。

基于Adaline神经网络参数辨识的PMSM鲁棒电流预测控制

针对复杂工况下永磁同步电机存在模型参数失配导致控制系统性能下降的问题,提出一种基于参数在线辨识的鲁棒电流预测控制方法。首先,建立永磁同步电机预测控制模型,详细分析电磁参数失配对电机响应电流及输出转矩和转速的影响。然后,设计了基于Adaline神经网络的参数在线辨识器,并在传统的权值调整算法上,提出一种应用于电机参数辨识系统的新型动态混合最小均方算法。最后,利用在线辨识的参数来实时更新电流预测控制器中的参数,以避免参数失配对控制系统性能的影响。通过仿真和实验验证了所提方法和新型算法的可行性和有效性,其结果表明了该方法不仅能够实现精准在线跟踪电机参数的变化,而且有效抑制了参数失配导致的响应电流偏差。

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。

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。

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LESO的永磁伺服系统无模型无差拍电流预测控制

受工况及运行环境的影响,永磁同步电机的参数会在运行过程中发生一定程度的变化。为解决电机参数变化导致的模型失配问题和数字控制系统中的一拍延迟问题,将无差拍电流预测控制与无模型控制结合。针对传统无模型控制中扰动估计的复杂和耗时问题,引入线性扩张状态观测器对系统扰动进行估计并进行前馈补偿。将基于传统PI控制的永磁伺服系统模型与文中所提模型进行仿真对比实验,仿真结果证明文中所提方法改善了永磁同步电机控制系统的动态响应性能且具有更强的鲁棒性。

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。

基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究

由于数字控制固有的采样、滤波延时等因素,限制了系统电流环的性能,因此为了减小延时并提高伺服系统电流环控制性能,提出了一种基于无差拍控制原理的永磁同步电机鲁棒预测电流控制算法。根据电流给定和相应系统变量的反馈值,计算出下一周期逆变器的开关状态。分析了电机电感误差、电流采样及其滤波引起的系统相角裕量减小的问题。为了补偿系统的相角裕量,提高系统对电感参数的容许误差,引入了龙伯格(Luenberger)状态观测器,通过调节鲁棒性系数来增加系统的相角裕量。定量给出了鲁棒性系数与系统带宽和相角裕量之间的关系。使用一套750W永磁同步伺服单元验证了算法的有效性,并分析了仿真和实验结果。

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。

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MPC的PMSM转矩电流误差控制研究

针对占空比双矢量模型预测电流控制方法采取无差拍思想计算占空比时,周期内较大的电流误差导致转矩脉动严重的问题,提出了一种矢量切换的方法。所提方法不以无差拍思想下转矩电流预测值与参考值相等为控制目标,而是通过改变电压矢量的切换时刻并保证电流误差正负对称相等,实现了降低转矩电流控制误差的目的。通过推导占空比,对比分析了矢量切换前后单个控制周期内的最大电流误差。并在Simulink仿真平台上验证了矢量切换方法,同时与占空比双矢量方法进行对比。结果表明矢量切换方法能有效减小周期内转矩电流跟踪误差,实现了每个周期过程最优控制。

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。

简化计算的改进PMSM模型预测电流控制算法

针对传统永磁同步电机模型预测电流控制在1个控制周期内通过遍历寻优的方式确定1个最优电压矢量作用,使得d、q轴电流波动大及相电流畸变严重的问题,提出一种简化计算的改进模型预测电流控制算法。该算法将电压矢量平面划分为12个扇区,通过无差拍原理确定参考电压矢量位置角,得到2个备选电压矢量组合,通过一种基于价值函数最小化分析得到的简化方法求取矢量最优作用时间,利用改进方式对2个电压矢量组合进行快速择优并作用于电机。该算法在减少计算量的同时,保持了良好的控制性能,通过搭建仿真实验验证,有效减小了电流波动和相电流畸变。

改进无差拍的永磁同步电机自抗扰控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统受到外界干扰时,容易引起转速、电流剧烈波动。基于这些问题,提出了基于改进无差拍电流预测控制(DPCC)的永磁同步电机自抗扰控制(ADRC)策略。首先,设计自抗扰控制器用于转速环,代替传统的PI控制器,自抗扰会根据扰动强弱自我调节;其次,将改进的无差拍电流预测控制用于电流环,提高了整个系统的控制精度;最后,在Matlab/simulink进行仿真,将速度环ADRC+电流环改进的DPCC,分别与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC进行对比,结果表明:与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC控制系统相比,速度环ADRC+电流环改进的DPCC控制系统的超调量更小,抗干扰能力更强。

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。

感应电机准无差拍模型预测电流控制策略

针对中点箝位型三电平逆变器驱动的感应电机模型预测电流控制,为了缩短其在线优化耗时、提高控制性能,提出了一种感应电机准无差拍模型预测电流控制策略。建立感应电机数学模型,对电流未来值进行预测。利用无差拍原理求出给定电压,选取给定电压所在小扇区的电压矢量,建立目标函数进行滚动优化,选取最优电压矢量对应的开关状态作为逆变器未来输出状态。同时引入全阶闭环磁链观测嚣,提高磁链观测的准确度;进行系统延时补偿,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,基于此种控制策略的调速系统,计算耗时小,转矩和电流动静态性能优良。

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。

基于内模干扰观测器的永磁同步直线电机无差拍电流预测控制方法

针对永磁同步直线电机(PMLSM)无差拍电流预测控制中因参数扰动与模型失配导致电流误差问题,提出基于内模干扰观测器(IMDO)的鲁棒电流预测控制来实现精确的电流环控制。首先,构建基于永磁同步直线电机数学模型的无差拍电流预测控制算法,得到了算法的稳定域,使控制算法在电机参数摄动范围内稳定;其次,将内模干扰观测器估计的系统扰动引入含参数扰动的电压方程,保证观测的状态变量不断逼近准确的系统状态变量,为传统无差拍电流预测控制算法提供实时扰动补偿,从而实现电流环的精确稳态无差控制。实验结果验证了本文提出的算法在参数扰动和模型失配时能够实现快速精确控制,明显提高了系统的鲁棒性能。