三电平PWM整流器多模型预测控制方法

针对PWM整流器滤波电感、等效电阻等参数失配时高性能控制问题,在模型预测控制的基础上引入多模型自适应环节,提出一种三电平PWM整流器多模型预测控制方法。在该方案中,根据整流器模型参数实测值及其波动范围建立多模型集,由各子模型预测输出与整流器系统实际输出偏差,确定与实际系统模型匹配度较高的多个子模型,加权求和后即可确定最优系统参数。针对多模型自适应控制与模型预测控制相结合引起的大负荷在线计算问题,提出一种在线优化多模型预测控制方法,分别设计了在线优化移动子集和多电平快速预测控制方法对其进行简化。最后,实验结果表明所提控制策略的正确性和有效性。     

单相五电平整流器滑模模型预测控制

五电平整流器由于具有大功率输出能力、网侧电流谐波小的特性而被广泛应用于高压电力传输变换场合.该文以耦合电感五电平整流器为研究对象,针对传统模型预测外环采用PI控制存在的动态性能差、抗扰动能力差的问题,提出滑模模型预测控制(SMMPC)算法.首先,分析整流器的五电平产生原理,在此基础上建立外环与内环控制所需的动态方程.然...     

三相电流型PWM整流器改进型模型预测控制

模型预测控制算法是以系统模型为基础,通过优化性能指标获得最优控制量的一种新型算法,具有很好的控制性能,已经获得广泛的应用。针对三相电流型PWM整流器,本文提出了一种改进型模型预测控制。根据电流型PWM整流器在dq0旋转坐标系下的数学方程,建立了增量式预测控制模型;根据系统控制要求设计了控制器的优化性能指标,性能指标综合考虑了系统误差和控制增量的影响,通过求解优化性能指标得到预测控制增量表达式。实验结果表明,该控制算法具有很好的控制性能。相比于传统的PI调节器,该控制方法参数易整定,且具有很好的阻尼特性。     

基于模型预测控制的PWM整流器直接功率控制

针对传统三相电压型PWM整流器直接功率控制开关频率不固定、控制滞后等问题,提出了一种基于模型预测控制的直接功率控制策略来控制三相PWM整流器。该方法采用供电电源的平均电压矢量作为控制过程的基矢量进行电压空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM),用模型预测控制器代替传统的PI控制器或滞环比较器进行有功功率和无功功率控制,依据系统控制要求设计预测控制器的优化性能指标,求解优化性能指标得出控制时域内最优控制量进行控制。该方法实现简单,且能有效降低直流侧母线电压纹波和交流侧电流失真度。仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

定频化VIENNA整流器模型预测电流控制

VIENNA整流器是一种高性能三相三电平整流器,不仅网侧性能优良,并且具有功率密度高、结构简单等特点。将模型预测控制引入了VIENNA整流器的电流控制当中,并针对传统模型预测控制计算复杂、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频化的模型预测电流控制方法,通过优化价值函数、引入调制模块的方式固定开关频率,并实现网侧单位功率因数、输出直流电压稳定和输入电流正弦的目标。实验验证了所提方案的正确性。     

电压型PWM整流器模型预测直接功率控制

对电压型PWM整流器进行了数学建模,然后在两相静止坐标系下建立了预测功率模型,在此基础上提出了优化的模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)策略。该方法用电网电压矢量作为基本控制矢量,利用功率预测模型和功率误差最小原则,得出目标控制电压矢量公式,结合空间矢量脉宽调制实现模型预测功率控制。同时针对实际系统中的一步延迟设计了延时补偿方案。此外,在系统中引入重复控制对每个采样周期系统的有功、无功功率进行优化。仿真和实验验证了表明所提出的方法的可行性。     

一种低开关频率PWM整流器的满意预测控制策略

结合满意控制和模型预测控制两者的优点,提出一种三电平脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的满意预测复合控制方案,实现了低开关频率下PWM整流器的高效运行,进而降低开关损耗、抑制电磁干扰。给出三电平PWM整流器的离散数学模型,分析其模型预测控制的实现方法,着重探讨满意预测控制器的设计,并给出PWM整流器隶属度的模糊判决方案。针对三电平拓扑存在的高 du/dt冲击问题,给出其对应优化开关序列,消除du/dt冲击的同时,降低了系统计算耗时。仿真和实验结果表明,系统在低开关频率下运行时能有效抑制输入电流畸变,保证较高的功率因数,并保持良好的动稳态性能。     

单相半桥PWM整流器两种直接电流控制方法研究

在高开关频率下,建立单相半桥电压型PWMVSR数学模型,然后在数学模型的基础上研究单相半桥PWM整流器两种直接电流控制方法——预测控制方法和嵌入式重复控制方法的性能,通过Matlab的Simulink工具箱得到系统仿真结果,验证该模型和控制方法的可行性。     

基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

为了实现牵引传动系统网侧电流正弦化、高功率因数和开关器件承受低电压,一种单相电压型三电平PWM整流器被采用。论文在分析其工作原理的基础上,将三相整流器中使用的DQ坐标系引入单相整流器,并建立了该PWM整流器在DQ坐标系下的数学模型。探讨了一种适用于单相两电平和三电平PWM整流器的DQ坐标系下的预测电流控制方法,通过计算仿真验证了该算法的可行性。     

一种PWM整流器的模型预测控制方法

为了提高脉冲宽度调制（PWM）整流器的动态响应速度,降低其对系统参数的依赖性,提出了一种改进的模型预测控制（MPC）方法。该方法以PWM整流器的一阶差分方程为预测模型,采用不同的控制周期分别对内环电流和外环电压进行预测,并实现对性能函数的优化求解,将传统MPC的三元高阶受限最优解问题转换为一个二元一阶非受限最优问题和一个一元一阶非受限最优问题,克服了传统MPC运算量大、难以实时控制的缺点,同时保留了传统MPC优化控制、反馈校正等优点。实验结果表明,相比于传统的矢量控制,所提方法能够有效提高PWM整流器的响应速度,并显著提高系统的鲁棒性,改进系统控制性能。     

单相五电平整流器无延时功率观测控制方法

为提升单相五电平整流器的控制性能,研究了一种基于无延时功率观测器的双闭环综合控制方法。 该方法通过提出一 种虚拟电流信号重构算法并结合改进广义积分算法构建了无延时功率观测器,将其应用到整流器内环的模型预测功率控制当 中实时观测所需功率,同时电压外环采用线性自抗扰控制代替传统比例积分算法。 实验结果表明,该控制方法在功率突变后重 新跟踪给定值所需时间缩短了 5~ 7 ms,在电网电压跌落和负载扰动工况下使直流侧电压波动分别降低 4. 4%和 4. 8%。 相较于 传统方法,本文方法不仅降低了整流器的启动超调、提升了内环模型预测功率控制的动态性能,而且有效增强了电压外环的抗 干扰能力。     

PWM整流器基于瞬时功率理论的控制策略研究

PWM整流器大多采用基于电压定向的双环控制策略,该策略可能存在计算量大、有相位检测误差和电流环解耦不彻底等问题。针对电压定向双环控制策略存在的以上问题,提出了基于瞬时功率理论的双闭环控制方法,此方法有效地克服了电压定向控制策略的不足。实验结果表明采用所提出的方法控制整流器,系统具有优良的动态特性和静态特性。     

基于瞬时功率理论的电压型PWM整流器研究

针对传统功率定义的局限性,分析了三相电路瞬时功率理论,设计了直接功率控制系统。控制系统采用功率控制内环、直流电压外环的系统结构。在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型并进行分析。基于DSP芯片适合PWM整流器控制的特点,对直接功率控制系统进行了软硬件设计,在小功率实验系统上进行了调试。实验结果表明,直接功率控制具有功率因数高、效率高、算法及系统结构简单、动态响应快的优点。     

基于DSP控制的三相高功率因数PWM整流器研究

提出了基于预测电流控制的电流控制算法，应用于数字控制的三相功率因数校正变换器。此算法可以简洁的实现电流内环，相应地减少了TMS320F240的程序占用资源；与预分解矩阵算法结合，只用一个定时器下溢中断就完成了所有算法。电流预测能实现三相输入电流的跟踪，便于电压环的设计，实现三相电压型PWM整流器的高功率因数。仿真和实验结果验证了预测电流控制器算法的有效性。     

基于级联H桥多级有源整流器的双模型 预测控制研究

在级联H桥(Cascaded H-Bridge,简称CHB)多级有源整流器中,针对其常使用PI控制器难以准确调节、反应不够快速等问题,提出了一种新颖的CHB多级有源整流器的双模型预测控制(MPC)方法。一次模型是将CHB多级有源整流器的数学模型离散化,应用离散化公式对采样数据进行预测,通过预测值与参考值的差值来控制目标函数。二次模型利用功率守恒法计算参考源电流,省去了基于PI控制的外环调节。应用了一个基于Luenberger的观察器来估计直流负载电流,从而减少传感器数量。通过MATLAB/Simulink对单相7电平CHB有源整流器的仿真实验,验证了该方法在稳态和瞬态条件下的有效性。     

基于简单模拟控制的单相VIENNA整流器研究

针对单相单开关三电平(VIENNA)整流器提出了新的简单模拟控制方案.该方案以单周期控制技术为基础,结构简单,无需R-S触发器.在实现较高输入功率因数的同时,仅用单个电压环即可实现直流侧电压的稳定以及电容电压的均衡.介绍了采用简单模拟控制方案的单相VIENNA整流器实现高功率因数运行的工作原理,给出了控制方程和具体实现方案.阐述了变换器实现电容电压均衡的工作机理.仿真和实验证明了理论分析的正确性,以及控制方案的可行性.     

三相电压型PWM整流器抗扰动设计

分析了三相电压型PWM整流器的基本原理并进行了建模。针对传统的双闭环控制下,直流母线电压受负载扰动和电网波动影响较大的问题,根据整流器功率平衡的原则,提出了电压外环采用前馈补偿(负载电流和电网电压)和输出电压反馈的控制方法,该方法有效地改善PWM整流器的抗扰动能力,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。     

基于滞环控制的高功率因数VIENNA整流电路的研究

针对三相VIENNA整流器谐波畸变率高、功率因数低等问题,本研究以三相VIENNA整流器为研究对象,研究了拓扑结构、基本工作模态、功率因数、控制方法、仿真等。采用电压外环电流内环的滞环控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真软件进行开环以及闭环的模拟仿真,通过仿真的对比和试验,结果表明:使用滞环控制策略的三相VIENNA整流器可以满足直流侧稳压输出和功率因数校正等要求,同时也降低了交流侧输入电流的谐波含量。