U-Cell拓扑并网逆变器的MPC策略

针对七电平U-Cell拓扑并网逆变器的优化控制问题,设计了模型预测控制(MPC)策略。不同于传统并网逆变器系统,新型基于U-Cell拓扑的并网逆变器具有一个独立直流源和一组电容作为辅助直流回路,故能实现多目标控制的MPC方案应用于此具有明显优势,其通过对辅助电容电压的控制可实现七电平电压输出,同时控制逆变器在并网点提供所需的有功和无功功率,并保证电能质量。利用U-Cell拓扑逆变器样机进行了相关实验,实验结果表明,在直流电压、功率变化和功率因数变化下,系统均具有快速且准确的动态响应。

一种适用于永磁直驱风力发电系统的改进 无模型预测控制

永磁直驱风力发电系统运行过程中,机侧的参数变化可能引起控制精度降低、稳定性变差等问题,进而影响变换器的直流母线电压,导致网侧功率波动,对电力系统的稳定性产生危害。机侧采用传统单矢量无模型预测控制时,尽管有效提升了系统鲁棒性,但仍存在控制效果差的问题。为此,提出了一种适用于永磁直驱风力发电系统的改进无模型预测控制,可以保持系统鲁棒性的同时改善稳态控制性能。首先,对系统联合运行时的机侧和网侧模型进行了分析;其次,通过拓展电压矢量的方法对传统有限控制集进行优化,结合传统电流差分无模型预测控制的思想,改善了原有控制方法的预测精度,进一步降低了电流和功率纹波;最后,通过实验对所提方法的有效性和优异性进行了验证。

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

PMSM模型预测直接转矩改进控制策略研究

永磁同步电机直接转矩控制,其转矩与磁链脉动问题较为突出。在永磁同步电机直接转矩控制中运用模型预测控制算法,以算法滚动优化与反馈校正的特点对转矩、磁链脉动进行抑制;在模型预测直接转矩控制的基础上运用空间电压矢量细分,增加可预测电压矢量的个数,以提升预测精度;同时,对预测运算进行简化处理,增进算法适用性。仿真验证了该算法的可行性和有效性,并通过实验平台进行试验测试。结果表明,该控制系统相电流波形正弦度高、高次谐波得到抑制,而且简化后的算法使得系统运行时间减少了39.7%。

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略。新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出。成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差。利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展了与传统滞环控制和脉宽调制方案的对比仿真分析和实验。测试结果表明,新型MPC控制器可有效地控制负载电流并且表现出更优的动、静态性能。

基于扰动抑制的三相逆变器模型预测控制策略

为了提高三相逆变器的鲁棒性,设计了一种基于扰动抑制的模型预测控制(MPC)策略。新型MPC控制器采用了扰动观测器(DOB)以简化预测模型,同时具有无约束和有约束两种工作模式。无约束模式MPC控制下三相逆变器稳态电压可得到精准调节,而在约束模式下通过优化调制可使系统快速进入到无约束模式,这确保了在系统所有运行条件下的较优控制性能和鲁棒性。同时,基于Lyapunov函数证明了所设计基于DOB的MPC控制器的稳定性。搭建了三相逆变器实验平台并开展了实验。实验结果表明,所提出的MPC方案在不同负载条件和不确定参数下具有更快的动态响应,以及更好的输出电压稳态误差和总谐波失真。

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制。提出了一种改进的模型预测电流控制方法。利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量按照相应比例结合并作用于电机,可实现抑制谐波电流的目的。根据定子磁链所在扇区的位置确定出更小范围内的8个预测电压矢量,从而减少了系统运算量。同时以d,q轴电流误差项作为价值函数,消除z1z2子平面的电流误差项,如此可避免权重系数的整定。通过实验对所研究方法进行了验证,结果表明所提MPCC方法可以有效地降低谐波电流,并且具有良好的控制性能。

基于MPC的三电平NPC变流器中点电位控制策略

中点电位平衡是三电平中点钳位型(NPC)变流器研究的热点问题。针对效率优化调制策略在实际应用时受非调制因素影响导致中点电位偏移的问题,提出了基于模型预测控制(MPC)的三电平NPC变流器中点电位控制策略,通过预测两拍中点电位在效率优化策略中选择一组合适调制波,对其中点电位进行闭环控制,达到更好控制中点电位平衡的目的。通过仿真与实验验证,所提出的中点电位控制策略在保证系统效率与输出总谐波畸变率(THD)满足要求的情况下,能够实际解决由非调制因素引起的中点电位偏移的问题。

中压并网变流器的模型预测直接电流控制

为了提高三电平中点钳位型中压并网变流器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测直接电流控制(MPDCC)策略。新型MPDCC控制器基于虚拟电阻较好地处理了LCL滤波器谐振问题。同时,MPDCC控制器具有较长的预测范围,故基于虚拟电阻的参考项在每个步长内与状态轨迹一起被预测,从而使得控制器做出更准确的决策,获取更高的控制精度。利用仿真平台和实验设备进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的方法在电网电压扰动下能表现出较好的稳态特性,同时动态性能也较优。

基于非线性扩张状态观测器的交错并联Buck变换器无模型预测控制

针对交错并联Buck变换器在复杂环境下受到内外部扰动导致控制性能下降问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的无模型预测控制策略(NESO-MFPC)。建立超局部模型来替换原有先验物理模型,降低控制系统模型精度依赖。设计非线性扩张状态观测器估计超局部模型中未知干扰部分,并补偿到基于超局部模型的预测模型中去,提高抗干扰能力。设计无差拍预测控制策略,保证系统的快速动态响应。仿真结果表明,相比于传统控制方法,该控制策略具有更优的动稳态性能和鲁棒性。