基于简化有限集模型预测电流控制的五相PMSM统一容错控制

在五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)中,有限集模型预测容错控制(finite control set model predictive fault tolerant control,FCS-MPFTC)存在计算量大、电流谐波含量高等问题。因此,该文提出一种简化FCS-MPFTC来实现相开路和短路故障情况下的统一容错控制。首先,将模型预测电流控制的电流代价函数等效转化为电压代价函数,并采用无差拍方法通过电流模型计算出参考电压。然后,基于抑制三次谐波电流为0的原则合成虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V^(3));通过重构V^(3)和扇区,以直接获得参考电压矢量对应的最优电压矢量。最后,对传统和简化FCS-MPFTC在开路和短路故障下进行对比实验。结果表明,所提策略能够有效减小故障后计算量、转矩脉动以及电流谐波含量。

抑制采样白噪声干扰的PWM整流器无差拍控制

无差拍控制(DBC)是一种应用于整流器电流内环的预测控制,但该算法对系统参数敏感,当采样受到持续噪声干扰时波形畸变严重。为此,此处提出了一种基于DBC的白噪声抑制算法,实验结果表明,该算法在较大电感参数偏差下能保持稳定,在白噪声干扰下能够显著降低电流畸变率。

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。

分布式光伏电站机械逆变器无差拍控制

无差拍控制能够有效地减少电网与逆变器之间的功率波动、电压谐波等问题,提高光伏电站的发电效率和电网稳定性。为此,提出分布式光伏电站机械逆变器无差拍控制。在确保输出电流工作在平衡点的基础上,计算分布式光伏电站平均输出电流。结合平均输出电压和平均输出电流计算结果,获取相对稳定的功率表达式。通过控制机械逆变器电压和频率,利用泰勒公式计算下一次采样周期,以实现机械逆变器无差拍控制。实验表明,所提方法的谐波畸变率处于0.01以下,能够准确控制机械逆变器,确保光伏电站运行稳定。

一种光伏并网与电能质量复合控制系统的设计

结合光伏并网发电系统和有源电力滤波器,研究了一种既能够并网发电,又可以实现无功补偿、电网谐波电流滤除的新型系统。提出了适用于该系统的无差拍复合控制策略,并给出了该策略的原理和复合指令的计算方法。最后,搭建了仿真模型和实验平台,给出了该系统的具体实现方案。运行数据验证了系统结构和控制策略的有效性和合理性。

基于预测无差拍算法的永磁同步发电机无传感器控制

针对永磁同步发电机(PMSG)提出了一种基于预测无差拍算法的高性能无传感器控制方案。为了获得出色的无传感器控制性能,提出对引入无差拍控制器的估算反电动势进行串联补偿,在改善系统稳定性的同时,实现了定子电流的无静差跟踪。随后,基于Luenberger算法对定子电流超前预测,补偿数字控制一拍滞后的影响,并在维持系统稳定性的前提下,根据离散控制模型设计控制器参数,以改善定子电流环的动态响应及其适应电机参数变化的鲁棒性。在此基础上,基于估算反电动势的同步锁相环(SRF-PLL)能够快速、准确地观测转子的位置角和转速信息,并实现电机控制的同步定向和速度反馈调节。最后,基于10kW永磁同步发电机建立模拟的直驱式发电机组,对本文所提控制方案的有效性和可行性进行了仿真分析和实验验证。

基于离散状态观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)以其损耗低、响应快速、储能元件体积小和输出电流谐波含量低等优点,成为动态无功补偿装置发展的重要方向。通过对STATCOM工作原理及数学模型的分析,推导出无差拍控制算法。为了提高无差拍控制算法的实时性,消除参考电压滞后一拍的影响和抑制STATCOM输出电流的谐波,构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测。构造离散滑模观测器对STATCOM实际输出电压进行观测,避免了通过直流侧电容电压参考值计算STATCOM实际输出电压的误差。仿真与实验结果表明,该算法可以精确地预测参考指令电流,进而提高了STATCOM无差拍控制的性能。

并联型三相PWM变换器环流无差拍控制策略

三相PWM变换器并联能够有效增加系统容量,但同时可能带来环流问题。环流会使交流电流发生畸变,增加损耗,降低系统效率。该文提出一种新型的环流无差拍控制方法。在分析并联系统环流模型的基础上,设计了环流无差拍控制器,环流控制通过对各并联模块控制环节中空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的零矢量进行调节来实现。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快,环流抑制效果好等优点,适用于采用通讯线连接的共直流母线交流侧直接并联的三相PWM变换器系统。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该方法适用于并网电抗器不同及模块电流给定值不同的并联运行场合。

基于复合预测的无差拍谐波电流跟踪控制

针对传统的无差拍谐波电流跟踪控制受信号采样、处理和执行等过程时延影响,实际上是差一拍控制的问题,提出了一种基于复合预测的无差拍控制。该算法提前2个采样周期预测出谐波补偿参考电流,提前一个采样周期预测出逆变器输出电流,从而实现"真正意义上"的无差拍控制。为此,又提出了一种综合地考虑了负载谐波电流稳态和动态过程的复合预测方法,使上述预测过程更加准确。最后,仿真和实验表明基于该复合预测的无差拍控制方法在负载稳态和变化时都具有良好的补偿效果。

基于扩张状态观测器的永磁电机电流预测控制

针对永磁同步电机传统无差拍电流预测控制中系统参数失配以及模型不确定性带来的电流扰动问题,提出基于扩张状态观测器的电流预测控制算法.在传统无差拍电流预测控制算法的基础上,建立包含交、直轴电流和内、外扰动量的扩张状态观测器数学模型.引入权重因子,通过交、直轴电流观测值对预测控制中的参考电流进行修正,利用观测获得的控制系统扰动量对电机的参考电压进行修正.开展所提算法和传统的预测控制算法的实验对比研究.实验结果表明,采用该方法能够有效地减小系统电流环扰动和转矩波动,提高稳态转速精度.

双馈异步风力发电机无差拍直接功率控制及延时补偿

针对双馈异步风力发电机(DFIG),传统基于开关表的直接功率控制策略(LUT-DPC)存在功率波动较大、开关频率不固定、电流谐波丰富等问题。本文提出一种结构和原理简单的无差拍直接功率控制策略(DB-DPC),将无差拍控制原理与空间矢量脉宽调制(SVM)技术及DPC策略相结合,无需旋转坐标变换,在消除瞬时有功及无功功率静差、减少谐波含量的同时获得了固定的开关频率。采用了"两步预测"方式对实际系统中的采样周期延时进行补偿,进一步提高了系统控制精度及动态响应速度。仿真和实验结果验证了该DB-DPC策略及延时补偿方案在DFIG中应用的正确性和可行性。

基于光伏并网的电能质量控制系统

结合微网光伏并网系统和电能质量调节器的特点,提出了一种既能够并网发电,又能实现无功补偿和滤除电网谐波电流的光伏并网及电能质量控制系统(micro photovoltaicgrid and power quality control system,MPG-PQC)结构。首先介绍了该系统的结构和原理,构建了该系统的数学模型;然后提出了适用于该系统的无差拍复合控制策略,重点分析了该控制策略下调制脉宽的理论计算,给出了复合指令的求取方法;最后,搭建了仿真模型和实验平台,给出了该系统的具体实现方案。运行数据表明了系统结构和控制策略的有效性和合理性。

带无功补偿功能的PWM整流器及其电流复合控制

提出了一种带无功补偿功能的电压型PWM整流器,该PWM整流器综合了高精度整流和动态无功补偿功能,实现系统的高功率因数运行,并且节约了系统所需无功补偿设备的成本。分析了带无功补偿功能的PWM整流器的数学建模,由此提出了一种电压外环、复合电流内环的无差拍控制策略。电压外环通过利用直流负载功率的前馈实现了系统的快速响应;电流内环通过复合控制实现了系统的冗余无功补偿和电流的无差跟踪。通过仿真和实验验证了带无功补偿功能的PWM整流器复合控制的正确性与有效性。

无差拍控制的非隔离型并网逆变器漏电流分析

为实现逆变系统高质量并网电流的输出,漏电流的消除对非隔离型光伏并网逆变器至关重要。分析了非隔离型单相并网逆变器漏电流的产生机理和流通回路,并基于无差拍电流控制原理,说明漏电流对逆变电流以及MPPT的影响。提出了一种基于无差拍电流控制的单相光伏并网逆变器漏电流补偿方法,并在Matlab/Simulink环境下进行仿真。通过仿真结果和实验测得值相比较表明,通过对逆变器占空比的补偿,可以有效地消除漏电流对逆变电流的影响,从而避免功率跟踪中出现误判或者找不到最大功率点的情况,实现逆变电流高质量输出和最大功率的正确跟踪。

无差拍空间矢量调制直接转矩控制简化设计

提出一种对无差拍空间矢量调制直接转矩控制的简化结构,主要通过预先选取定子静止两相坐标系下参考电压矢量,并实时计算该电压矢量减小转矩误差所需的脉宽。该结构较之于原有系统,避免了特殊情况下多次逻辑判断和反复求解一元二次方程以确立定子参考电压矢量的弊端,控制过程得到极大简化,结构更为简单、动态响应更为迅速。与传统开关表直接转矩控制相比,开关利用率得以提高,实现了对转矩的精确控制。理论和实验结果表明,采用所提出的控制方法,控制性能得到较大提高。

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。

一种应用于微网的多目标SVG优化控制方法

不同类型的微源、设备、负荷对微网产生了电压波动、无功不足、谐波超限等不同类型的电能质量问题,需要不同类型的控制和治理手段加以解决。针对某园区小容量微网运行情况和静止无功发生器(SVG)的结构特点,提出一种基于多目标配置的SVG优化控制方法,仅利用一台SVG,根据实时任务和采样数据进行SVG控制目标和容量的优化配置,实现电压、无功和谐波的多目标控制,解决微网中不同类型的电能质量问题。并采用一种基于状态观测器的SVG无差拍电流控制方法,提高了控制性能。仿真结果验证了上述优化控制方法的有效性。

基于无差拍控制的光伏并网逆变器直流分量抑制研究

直流分量抑制是非隔离型光伏并网逆变系统的关键技术之一,国际并网认证标准中普遍要求光伏并网逆变器注入电网的直流分量不可超过额定电流的0.5%。文章在分析无差拍并网控制策略的基础上,通过对电压指令校正及电流指令校正两种控制方法的直流分量抑制效果进行对比,采用一种简单有效的直流分量检测及零点校正方法进行直流分量抑制。对3 kW单相非隔离型光伏并网逆变器进行相关试验,结果证明了控制算法的有效性。

永磁同步电机的无差拍预测转矩控制系统

将无差拍控制理论应用于永磁同步电机预测转矩控制系统,通过求解无差拍期望电压矢量,判断其空间位置,缩小逆变器输出电压矢量的优选范围。应用无差拍预测转矩控制策略,单步预测滚动优化次数由传统预测转矩控制的7次降低至3次,多步预测节省系统运算资源的效果更优。仿真和试验结果表明无差拍预测转矩控制策略在继承预测转矩控制优越动、稳态性能的同时还能减轻系统的运算负担。

基于电压空间矢量的有源滤波器无差拍电流控制方法

零阶保持器和计算时间产生的控制延时,影响有源电力滤波器的动态性能.为提高有源电力滤波器的电流跟踪动态性能,提出了一种基于电压空间矢量的无差拍电流控制方法.该方法利用无差拍电流控制算法确定参考电压矢量,结合电压空间矢量控制方法,可以快速和准确地跟踪参考电流,并可有效抑制系统电压对有源电力滤波器输出性能的影响.仿真和实验证明了该电流控制方法的有效性和可行性.