基于优化预测控制的VIENNA整流器研究

提出一种基于优化预测控制的VIENNA整流器设计方案,在其拓扑结构原理分析的基础上,对整流器参数进行优化设计。优化预测控制的外环控制是在功率预测控制基础上引入准比例谐振(QPR)电流控制,其内环控制采用无差拍控制。仿真和实验表明,该控制策略有效地实现了功率因数校正,直流输出侧具有较好的抗扰性、平稳性。     

三相电压型PWM整流器定频模型预测控制

针对模型预测控制(model predictive control,MPC)采样频率较高、开关频率不确定等问题,提出了一种三相电压型脉宽调制整流器(voltage source PWM rectifier,VSR)定频模型预测控制(model predictive control with fixed switching frequency,FSF-MPC)。分析了三相VSR各电压矢量在六个扇区内对d、q轴电流瞬时变化的影响,基于电流预测模型,在固定时间间隔内以满足电流误差最小为原则计算各电压矢量作用时间。采用空间矢量调制原理获得功率器件的开关状态,实现模型预测控制的定频控制。1 kW样机的仿真与实验结果表明,与不定频模型预测控制相比,所提FSF-MPC控制算法开关频率恒定,且无需较高的采样频率,可有效降低纹波电流和电流失真,提高三相VSR系统的运行性能。     

基于模型预测控制的单位功率因数电流型PWM整流器

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)采用基于脉冲响应的非参数模型作为预测控制模型,计算复杂,很难直接应用到快速的实时控制系统领域。该文提出了一种改进的MPC,并将此改进的MPC技术成功地引入到电流型PWM整流器(current source PWM rectifiers,PWM-CSR)的功率因数校正系统中。改进的方法从PWM-CSR控制量与被控制量的传递函数入手,得出整流器的一阶差分方程作为预测控制模型,同时省略传统模型预测控制(MPC)中参考轨迹这一不确定因素,因而克服了传统MPC计算量大,实现困难的缺点,并保留了传统MPC反馈校正、滚动优化的优点。在用DSPTMS320LF2407A为开发平台的实验样机结果表明:改进的MPC用于PWM-CSR的功率因数校正系统中,具有优良的稳定控制性能和快速的动态响应性能。     

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。     

三相电压型脉宽调制整流器定频模型预测控制

针对三相电压型脉宽调制(PWM)整流器有限控制集模型预测控制采样频率高、开关频率不固定的缺点,提出了一种定频模型预测控制方法。通过求解价值函数得到PWM整流器交流侧下一采样时刻所要输出的电压值,利用空间矢量脉宽调制技术输出计算得到的电压值,实现定频模型预测控制。仿真与试验结果表明:所提出的控制算法开关频率恒定,稳态电流谐波含量低,实现了整流器高功率因数运行。     

VIENNA整流器控制策略综述

VIENNA整流器作为一种能量单向流动的三电平升压型AC/DC变换器,广泛应用于电动汽车充电系统等场合.其控制策略的好坏是提升电能质量、增加系统可靠性的关键,因此VIENNA整流器控制策略成为学者们研究的热点,主要分为电流控制、直流电压控制、中点电位平衡控制3个方面,根据这3个方面对VI-ENNA整流器控制策略进行了分...     

基于空间矢量调制的Vienna整流器无模型预测电流控制

三相三电平Vienna整流器具有开关应力低、功率因数高等优点。为了消除传统无差拍预测电流控制（DPCC）对系统参数的依赖性,该文提出一种无模型预测电流控制（MFPCC）方法,其特点是利用超局部模型代替原有的Vienna整流器精确模型,并利用过去两个时刻的电压和电流信息实现超局部模型的增益和动态部分的在线更新。进一步结合DPCC预测得到下一时刻参考电压矢量,通过空间矢量调制（SVM）得到开关驱动信号。该方法鲁棒性强、计算量小、稳态和动态性能良好。在参数精确和失配的情况下,对传统DPCC和该文所提方法进行稳态和动态性能对比,仿真和实验结果验证了所提方法的优越性。     

简化三电平整流器模型电流预测控制

传统三电平整流器模型预测控制算法需要对全部27个开关矢量进行在线评估,使价值函数最小的开关矢量在下一采样周期采用。然而该算法在实际实现时计算量较大,限制系统采样周期的降低,从而制约了系统整体性能的提高。本文提出了一种简化的三电平整流器模型预测控制算法,根据参考电压矢量所在扇区信息,仅选取该扇区内的开关状态进行评价。简化算法不仅大大减少了程序计算量,还获得了良好的静态和动态性能。最后实验验证了该方案的正确性和实用性,能获得良好的静态和动态特性。     

基于解耦模式单周控制的VIENNA整流器研究

针对电力电子技术和装置低谐波污染的要求,研究了一种基于解耦模式下单周控制的VIENNA(三相三开关三电平)整流器。该控制下的VIENNA整流器具有结构简单、开关损耗小、不需要乘法器、快速实现功率因数校正、谐波含量低、开关频率恒定的优点。分析了VIENNA整流器的工作原理,设计了该拓扑在解耦模式下的单周控制功率因数校正策略,给出了解耦算法和控制方程。最后,通过matlab建立了该电路的仿真模型,仿真结果验证了理论分析和控制算法的正确性。     

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。     

感应电机模型预测磁链控制

模型预测控制(model predictive control,MPC)具有原理简单、多变量控制和容易处理非线性约束等优点,是近年来在电力电子与电力传动领域受到广泛关注和研究的一种控制方法。MPC一般基于最小化目标函数的原则来实现系统的优化控制,但当目标函数中控制变量的量纲不一致时,需要设计相应的权重系数来实现对多个变量的同时控制。以感应电机的磁链和转矩控制为例,由于目前尚缺乏通用的理论设计方法来确定磁链和转矩的权重系数,为保证调速系统在不同的运行点具有良好的动静态性能,在实际应用中需要通过大量的仿真或实验来确定权重系数的大小。为此,提出一种适用于感应电机控制的改进MPC。通过深入推导磁链和转矩之间的解析关系,将定子磁链幅值和电磁转矩的同时控制转换为等效的定子磁链矢量的控制,从而消除了传统方法中繁琐的权重设计,而且算法简单,容易实现。此外,文中还对数字控制延迟进行了补偿,并且采用预励磁的方法来增大起动转矩,并减小起动电流。最后,在两电平逆变器感应电机平台上进行了仿真和实验,结果表明所提方法在很宽的速度范围内都有良好的性能。     

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...     

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...     

基于占空比调制的模块化多电平换流器模型预测控制

近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC).但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题.文中提出一种基于占空比调制的模型预测控制方法.首先,根据交流输出电流和环流的控制目标,利用MMC离散数学模型,逆...     

电力系统分布式模型预测控制方法综述与展望

模型预测控制作为一类约束优化控制策略,在电力系统控制领域得到了广泛的应用,传统的集中式模型预测控制难以满足复杂互联电力系统的多目标优化、可靠性、实时优化等要求。分布式模型预测控制能够协同多个局部控制器实现全局优化或纳什优化。文中全面综述分布式模型预测控制在电力系统中的研究现状和发展方向。首先,按照控制结构对模型预测控制方法进行了分类和对比分析,接着重点阐述了非协作式和协作式2类分布式模型预测控制方法。然后,围绕分布式模型预测控制在不同应用场景分别进行综述和分析。最后,指出了分布式模型预测控制在电力系统控制应用的研究方向。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用发展综述

随着数字技术的发展,模型预测控制(MPC)已经广泛应用于交流传动系统。首先介绍了经典MPC策略——有限控制集MPC和连续控制集MPC的原理。其次综述了多步预测控制、多矢量预测控制、具有参数鲁棒性的预测控制、广义模型预测、显式模型预测这些常见的改进MPC的研究现状,并提出相关研究思路。最后,根据MPC的应用需求和研究现状,展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。