一种电压源逆变器双零矢量模型预测控制方法

针对电压源型逆变器,提出了一种运算量较少的新型双零矢量模型预测控制(model predictive control,MPC)方法。该控制算法根据不同开关矢量状态,灵活选择2种零矢量状态,有效降低了开关次数和对硬件的运算要求。2种零矢量状态的灵活选择,对于平衡各个桥臂上、下开关的损耗和发热具有重要意义。在相同输出电流质量的前提下,相比于双零矢量电压型MPC算法,改进型MPC算法所需的计算量更少。详细介绍了改进型MPC的控制策略;比较了传统MPC算法、双零矢量电压型MPC算法和改进型MPC算法的控制效果。最后通过仿真和实验验证了该控制方法的有效性。     

永磁同步电机双模型预测转矩控制策略

永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩脉动大和计算量较大的问题,通过分析PMSM定子电流与定子磁链的关系,提出了一种双MPTC方法。该方法通过电压矢量选择模型预测控制(MPC)来确定出合适的电压矢量,然后根据占空比优化MPC计算出电压矢量的作用时间。实验结果表明:与传统MPTC相比,双MPTC明显降低了转矩脉动,且减小了计算量。     

基于电压误差判断的PMSM双矢量模型预测控制

在传统的永磁同步电机双矢量模型预测电流控制(MPCC)中,选取两个最优电压矢量时,每一次选取都需要对所有的基本电压矢量进行预测,此算法的计算量和复杂度较大,没有考虑开关损耗的问题。提出的双矢量模型预测控制(MPC)的价值函数是基于电压跟踪误差,电压矢量选择时只需进行一次预测就能选出最优电压矢量,第二个电压矢量是从第一个电压矢量的相邻矢量中选取,因此大大减少了算法的计算量和复杂度。实验结果表明,所述方法不仅具有较好的电流跟踪能力,而且有效地减少了电流纹波和开关次数。     

一种双三相永磁同步电机的多矢量模型预测转矩控制

双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)的传统模型预测控制(MPC)在一个控制周期内仅作用一个电压矢量,使得电机的控制效果不理想,尤其是稳态时的转矩波动。针对这个问题,提出一种基于虚拟电压矢量(VVV)的多矢量模型预测转矩控制(MPTC)策略。该方法在一个控制周期内作用多个电压矢量,扩大了矢量调制范围。通过这种方式,减小了转矩脉动,提高了稳态性能。此外,该策略采用了VVV,因此该策略抑制了谐波电流。选用无权重因子的代价函数对候选矢量组合进行筛选,降低了算法的复杂度。最后,在试验平台上,通过与传统双矢量MPTC进行对比验证了所提算法的有效性。     

一种光伏并网逆变器的双滞环SVPWM控制新算法

逆变器作为系统能量转换与控制的核心,其电流的控制设计至关重要。提出了一种改进的光伏并网逆变器双滞环电压空间矢量电流控制新算法。外环利用离散控制和无差拍控制原理,并在稳态和暂态时分别用2种不同的观测器模型预测指令电流,采用矢量合成控制算法。内环则利用逆变器输出电压及误差电流来判断参考电压矢量位置区域,选择最优电压空间矢量,直接在复平面上实施控制。结果表明,该算法不仅提高了电流动态响应速度,而且有效限制了误差电流,显著降低了逆变器的开关损耗。仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于矢量控制的步进电动机细分驱动技术

将矢量控制思想应用于三相混合式步进电动机细分驱动系统设计中,将步进电动机定子电流矢量分解为产生磁场的励磁电流和产生转矩的转矩电流,并根据磁场定向原理分别对励磁电流和转矩电流进行控制,进而实现步进电动机恒转矩、等步距角任意细分驱动。同时,在常规SVPWM(空间矢量脉宽调制)算法的基础上,设计了一种SVPWM简化算法。该算法将电压矢量圆划分为3个区域,减少了算法的计算量,提高了系统的实时性。实验结果表明基于矢量控制的步进电动机细分驱动系统实现了步进电动机任意细分驱动,提高了步进电动机控制精度,增加了步进电动机的应用范围。实验结果也验证了采用SVPWM简化算法设计程序执行速度比常规SVPWM算法更快,具有一定的工程应用价值。     

用于海上风电的准Z源逆变器并网功率控制

为了克服传统模型预测控制(MPC)的缺陷并获得更好性能,针对并网准Z源逆变器(qZSI)提出了一种低计算量的模型预测功率控制。所提MPC应用多个矢量来实现并网qZSI的预期性能。通过计算ST矢量的最佳占空比,可以大大降低电感电流纹波。为了消除加权因子,提出了一种改进的滑模控制方法,用于同时控制电容电压和电感电流。此外,给出了一种快速有效的最优扇区选择方法,大大减少了MPC的计算量。因此,所提MPC的计算负担显著降低。仿真和实验结果都证明了该方法的有效性和优势。     

基于AFE变换器的改进模型预测控制策略

针对有源前端(AFE)变换器电流环采用有限集模型预测控制算法(FCS-MPC),存在数字控制器计算量大,输出的电流脉动大、系统性能差等问题,本文提出了一种改进模型预测控制策略。首先通过坐标变换构建α-β坐标下有源前端(AFE)变换器的预测模型,结合电压型空间矢量变换的原理,引入扇区矢量判断法,减少最优电压矢量选择的次数。最后根据选出来的电压矢量,在一个控制周期内同时施加有效电压矢量和零电压矢量并分配相应的作用时间。该方法不但保留了传统模型预测控制(MPC)算法的快速动态响应特性,而且改善系统的稳态性能。仿真和实验结果均验证了所提的方法正确性与有效性。     

单相准Z源逆变器改进模型预测控制策略

传统模型预测控制(MPC)应用于准Z源逆变器(qZSI)中存在控制变量误差较大的问题,导致工频电流纹波增加,电能质量恶化。因此,此处提出一种基于电流电压纹波双前馈的改进MPC策略。首先分析系统在不同模态下的工作原理,构建离散状态模型;其次计算输出电流和电容电压在各状态下的纹波,通过双前馈迭代生成新参考值,并采用两步预测法对系统的执行滞后周期予以补偿,以增强电流和电压的控制效果;然后对代价函数综合排序,合理选择最优矢量,避免了权重系数的试凑,进一步增强变量之间的协同控制。最后,实验结果表明,系统具有良好的动、稳态性能,验证了改进策略可行、有效。     

改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法

针对传统单矢量模型预测控制负载电流谐波含量大和多矢量模型预测控制开关频率高、功率损耗大的问题,在给出传统双矢量并网逆变器模型预测电流控制方法的基础上,提出改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法。该方法结合无差拍控制思想计算目标参考电压矢量,以电压矢量为目标函数,并通过优化电压矢量选择,减少了控制算法计算量,降低了负载电流谐波含量、逆变器开关频率和功率损耗,从而提高了并网逆变器的运行效率。通过仿真和实验对比研究了传统单矢量法、传统双矢量法和所提方法的控制效果,并验证了所提方法的有效性。     

永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

在占空比模型预测电流控制中,由于第二个电压矢量只能是零电压矢量,在每个采样周期中只能选择6个固定方向上的电压矢量,因此电流仍存在较大波动。提出一种双矢量模型预测电流控制方法,该方法在每一个采样周期中进行两次电压矢量选择,可以在进行第二次电压矢量选择时采用非零电压矢量,电压矢量的选择范围扩大为任意方向、任意幅值的电压矢量,并且在价值函数中考虑了作用时间对电压矢量选择的影响,使得电压矢量的选择更加准确。实验结果表明:所提出的方法具有良好的静动态性能,同时与占空比模型预测电流控制相比,该方法有效地减小了电流波动。     

永磁同步电机低复杂度双矢量预测电流控制

针对永磁同步电机传统模型预测电流控制中存在计算负担重和电流脉动大的问题,提出一种低复杂度双矢量预测电流控制方法。首先,利用电流无差拍控制原理快速获得下一周期的第一电压矢量,相比传统方法可减少一个周期的预测次数。其次,进行第二电压矢量的选择时可以采用非零电压矢量,增大备选电压矢量的覆盖范围。最后,根据均方根电流脉动方程,确定满足最小电流脉动条件下各个电压矢量的最佳作用时间。仿真和实验结果表明：相较于传统单矢量、双矢量预测电流控制方法,所提低复杂度双矢量预测电流控制方法能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。     

基于电压脉冲矢量法的面装式永磁同步电动机初始位置辨识

面装式永磁同步电动机的无传感器控制对转子的初始位置辨识性能要求较高,传统的开环起动很容易造成起动失败。利用永磁同步电动机的饱和凸极效应,采用电压脉冲矢量法,通过采样比较三相电流峰值的变化计算得到转子的初始位置,并通过实验验证了有效性。对辨识算法中电压矢量的生成策略进行了改进,使其更加易于在工程应用中实现。结果表明,该算法具有鲁棒性强、计算量小、算法易于实现、辨识精度较高等优点,非常适用于永磁同步电动机的无传感器控制。     

开绕组永磁同步电机混合双矢量模型预测控制

为了抑制共直流母线绕组开路永磁同步电机(OW-PMSM)控制系统中的零序电流并进一步提高电流质量,提出一种混合双矢量模型预测电流控制(MPCC)方法.首先,根据产生零序电压的大小将六个非零电压矢量进行分组;其次,利用参考电压矢量直接选择第一逆变器非零电压矢量与零矢量,并计算零矢量作用时间以实现对零序电流的控制;在此基础上,遴选第二逆变器的两个候选非零电压矢量并计算作用时间,从而实现对dq轴电流的跟踪.该方法中第一逆变器每个控制周期作用一个非零电压矢量与一个零矢量,第二个逆变器每个控制周期作用两个非零电压矢量,从而形成了混合双矢量方法.实验结果表明,提出的混合双矢量MPCC方法能够有效地抑制零序电流的产生,并减小电流脉动,提高了系统的稳态性能.     

表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统

建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型,验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩,从而降低无差拍控制计算复杂程度,提高系统实时性能,并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能,提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近,但省却了MPC计算,减小了系统计算负担。     

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。     

基于复合控制的有源滤波器电流控制新方法

为提高有源滤波器的电流跟踪性能,提出一种改进的基于电压空间矢量的双滞环电流控制新方法,该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布,基于内环的开关状态选择减少高次谐波分量,外环的开关状态选择加快响应速度原则,给出最佳的电压矢量切换,从而有效控制电流误差。电压空间矢量的引入可以提高直流电压利用率,降低开关频率,改善滤波器性能。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

低转矩脉动和共模电压的永磁同步电机模型预测脉冲序列控制

文中以三相永磁同步电机(permanentmagnet synchronous machine,PMSM)为研究对象,以降低共模电压及转矩脉动为目的,提出一种模型预测脉冲序列控制(model predictivepulsepatterncontrol,MP~3C)算法。首先,通过电流预测和目标函数最小化得到初始矢量;然后,结合所选初始矢量及逆变器调制度,设计并选择对应的脉冲序列;最后,基于电流无差拍预测控制原则,求解待选序列中基本矢量的作用时间,确定最优序列并作用于逆变器。文中对传统两矢量模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)、三矢量MPC、基于共模电压抑制的MPC及所提MP~3C4种算法进行实验对比研究。实验结果表明：所提算法能有效地抑制共模电压和转矩脉动,并简化了算法复杂度。     

单相三电平整流器双滞环SVPWM电流控制方法

基于电压空间矢量分析原理,提出了一种适用于开关管钳位混合单相三电平整流器的双滞环SVPWM电流控制方法。分析了单相三电平整流器的工作模式,提出了一种四态双滞环比较器来控制电流内环。根据输入比较器的误差电流大小,输出四种状态值,结合由电动势与预测电流离散化计算得到的指令电压矢量的所在区域,选择最佳开关输出矢量,使得电流误差控制在系统要求范围内。通过Matlab仿真,比较了跟踪电压矢量、两态单滞环、四态双滞环SVPWM电流三种控制方法,仿真结果验证了四态双滞环电流控制的优越性,通过小功率样机实验验证了双滞环控制算法的可靠性。     

一种优化感应电机无权重系数无差拍模型预测控制

为了降低感应电机传统模型预测控制(MPC)因电压矢量作用时间固定引起的转矩和磁链脉动,采用转矩无差拍(DB)控制优化电压矢量作用时间,并从精简电压矢量个数和消除权重系数对传统转矩DB控制进行优化。通过数字仿真和单片机试验对感应电机传统MPC、转矩无差拍模型预测控制(DB-MPC)和提出的优化策略的控制性能和实时性进行对比。仿真结果表明：传统MPC可通过扩充电压矢量来降低转矩脉动。DB-MPC可显著减小转矩脉动、磁链脉动和定子电流谐波含量(THD),可通过扩充电压矢量来减少磁链脉动和电流THD。优化控制策略减少备选电压矢量,无需权重系数,控制性能与DB-MPC基本相当。基于STM32F103单片机的计算耗时试验表明增加备选电压矢量显著增加计算耗时。相同备选电压矢量下,传统MPC与DB-MPC计算耗时基本相当。在相同控制性能下,优化控制策略可显著减少计算耗时,提高实时性。