逆变器有限集模型预测控制参数不匹配补偿方法研究

预测模型参数不匹配会产生预测误差,造成有限集模型预测控制性能显著下降.以单相逆变器为模型预测控制对象,研究有限集模型预测控制误差补偿问题.通过推导预测模型电感、电阻参数不匹配与预测电流误差之间的定量关系,分析逆变器电感、电阻参数不匹配对预测输出电流的影响机理.针对模型参数不匹配问题,提出基于递推最小二乘法在线参数辨识的补偿方法,以及考虑参数不匹配和控制延时的协同误差补偿控制方法.所提误差补偿方法不仅能补偿电感误差,还能同时补偿电阻参数误差.实验结果表明:所提补偿方法能有效地降低预测电流误差、电流谐波,能快速准确地在线辨识实际模型参数,提升逆变器控制效果,具有实现简单、补偿效果好的优点.     

基于抗频率偏移电感辨识的并网逆变器模型预测控制

电感参数对实现并网逆变器高精度模型预测控制至关重要,而传统电感辨识方法易受到电网频率偏移的影响,且在有功功率为零时无法使用。为提高模型预测控制中电感参数的频率鲁棒性,提出了一种基于模型参考自适应的电感在线辨识方法。首先,设计了一种二阶滑模观测器观测电网电压。其次,在不补偿低通滤波器造成观测电压幅值和相位偏差的情况下,令实际电网电压也产生相同的幅值和相位偏差,而后利用二者之间的误差与电感误差的关系建立电感辨识模型,从而克服了电网频率偏移对电感辨识结果的影响,且在有功功率为零时也可实现电感辨识。最后,将辨识出的电感参数代入模型预测控制算法,即可实现对逆变器更准确地控制。实验研究验证了所提电感辨识方法的有效性和准确性。     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。     

一种改进型预测电流控制算法

并网逆变器控制系统的最终目标是实现对参考电流的跟踪,因此需要根据前两个或三个开关周期的情况对参考电流进行前向预测,由于模型电感与实际电感之间的不匹配,导致不同的预测电流控制算法对系统稳定性的影响不同,或者说在系统稳定的前提下不同算法对电感不匹配程度的容忍度不同。本文在对单相并网逆变器控制系统进行稳定性分析的基础上,对比研究了各种传统算法的优缺点,指出了造成其控制效果不同的根本原因,并提出了一种改进型预测电流控制算法,通过将目标电流误差从前两个开关周期电流差改为另一特定形式,减少对中间变量的近似计算,提高算法可靠程度,将系统稳定对电感不匹配的容忍度大大提高,得到比传统方法更好的稳定裕度。最后,通过建立仿真模型和搭建实验平台验证了该新算法的优越性。     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。     

并网逆变器预测电流控制算法性能分析

在并网逆变器预测电流控制算法中,当模型电感与实际电感参数不匹配时可能导致控制算法不稳定,而无法有效跟踪并网逆变器的输出电流,为此提出了一种改进型预测电流控制算法.在对比分析几种现有预测电流控制算法优缺点的基础上,总结了预测电流控制算法的构建原则,通过对目标电流误差以及目标输出电压的表达式进行重建,降低了预测电流控制算法的阶数.计算机仿真以及实验结果验证了改进型预测电流控制算法的可行性以及可靠性     

具有参数鲁棒性的三相电压源型并网逆变器模型预测电流控制

传统模型预测电流控制十分依赖精确的数学模型,然而建模存在的误差会使模型参数失配。针对模型参数失配引起的控制器鲁棒性较差问题,提出了具有参数鲁棒性的模型预测电流控制算法。通过对模型预测电流控制的工作机理进行分析,论述了电感失配对控制器的影响;根据实际电流变化量与预测电流变化量的关系建立电感观测器并划分观测区域,使预测模型具有强鲁棒性。在两电平三相电压型并网逆变器系统上对所提算法进行仿真与实验,在模型参数失配时,控制器可通过电感观测器准确跟踪实际电感值并修正模型,从而有效降低并网电流的总谐波含量,仿真和实验结果验证了该算法的可行性与有效性。     

滤波电感在线估计方法在预测电流控制中的应用

提出了一种滤波电感参数的在线估计方法,从而可以防止传统预测电流控制方法在滤波电感参数不匹配时可能出现的电流相位差和系统不稳定问题。通过简化小型分布式单相并网发电系统的等效电路,同时考虑逆变器输出电流过零附近存在的死区效应,结合三点中值滤波方法,建立了基于每个电网电压周期的正负采样区间的平均电感参数在线估计方程。针对电感参数变化、逆变器输出电流幅值变化以及注入一定的谐波电流、电网电压幅值变化和注入一定幅值的谐波电压等各种情况,进行了仿真和实验研究,结果证明本文所提出的方法是正确可行的。     

模型参数扰动对模型预测控制的影响分析

由于模型参数不匹配对有限集模型预测控制(FCSMPC)的控制性能存在影响,对此提出了一种分析方法,用于研究模型参数扰动对FCSMPC的影响,其中研究对象为三相逆变器的模型预测电流控制.分析结果显示,预测误差不仅取决于参数不匹配,还取决于当前负载电流和逆变器输出电压的瞬时值.结合传统线性电流控制器,对模型中负载电阻和电感参数扰动对FCSMPC的影响开展了实验研究,结果表明参数扰动对FC-SMPC稳态控制性能影响显著,但FCSMPC的瞬态响应受参数扰动的影响较小,优于传统的线性电流控制器.     

准Z源逆变器的模型预测电流误差控制

为降低准Z源逆变器模型预测控制的控制误差,提出一种模型预测电流误差控制方法。首先,在充分分析电压矢量对被控量性能影响的基础上,合理地选择适合各被控量的电压矢量组合方式。然后,利用电流对称控制思想保证电感电流关于其参考指令对称。最后,采用电压矢量抵消原理使输出电流幅值逼近其目标值。实验结果表明,所提方法能够大幅降低电感电流脉动和输出电流谐波含量;证明了所提方法能有效提高准Z源逆变器的控制精度,简化了对权重系数的设计工作。     

计及并网电抗参数失配的改进无差拍电流控制

无差拍控制(DBC)作为一种高性能预测控制算法,凭借动态响应快、控制精度高、实现简单等优点而被广泛应用于电压源型并网变换器(VSC)中。但其对模型参数精度依赖性高,特别是并网电感参数。针对上述问题,在VSC DBC离散域模型基础上推导了参数失配度与电流控制效果的关系。在此基础上,提出一种计及并网电抗参数失配的改进DBC策略,通过电感在线辨识降低参数不匹配对VSC电流控制的影响。最后,仿真实验结果表明:电感在线辨识方案在静态和动态过程中能够准确地辨识电感的大小,基于参数实时修正的改进DBC有效地提高了控制系统容错率,降低了对参数精度的依赖。     

储能逆变器预测控制误差形成机理及其抑制策略

在大功率储能系统中,由于储能逆变器开关频率低,采样、计算等引入的延时将恶化输出电能质量甚至引起系统的不稳定。采用预测控制可消除储能逆变器控制中延时的影响,但预测值受模型精确程度和输入扰动的影响与实际值存在差异。在储能逆变器数字化预测控制策略的基础上,推导预测误差与直流电压、负载电流和模型参数误差之间的传递函数,然后分析预测误差对逆变器数字化控制的影响,从而提出一种基于输出误差积分量和状态预测值的全维状态反馈控制策略,其外环采用输出电压误差积分以抑制预测误差,控制器采用后向差分形式的积分环节消除输出电压反馈引入的延时影响。该控制策略可有效消除逆变器控制中的延时,并且抑制了预测控制中的误差。最后设计一台30 kW 原理样机,输出稳态误差由9%降到1%,验证了所提控制策略的正确性。     

三相并网逆变器电感在线辨识控制

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案.采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制.同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流...     

永磁同步电机的自适应预测电流控制

本文提出一种永磁同步电机实时自适应电流控制方案，在预测电流控制的基础上增加参数辨识，用来克服电机参数不准确带来的影响，用比较计算模型和实际电机输出之间的差别的方法对电枢电感和永磁磁通参数进行辨识。     

三相电压型PWM逆变器无电感参数控制策略研究

三相电压型PWM逆变器常采用基于电流前馈解耦的电压电流双闭环控制策略。采用该控制策略,电流内环控制器设计时包含交流侧电感值,当电感测量值出现误差时,系统将不能彻底解耦,会影响系统的控制性能。提出一种改进型电压电流双闭环控制策略,其中电流内环基于合成矢量的思想,实现在同步旋转d、q坐标系下三相电压型PWM逆变器无电感参数L的电流解耦控制,采用MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性。     

基于递推最小二乘算法的逆变器参数辨识

逆变器作为光伏发电并网系统的关键元件,其性能不仅影响和决定整个光伏并网系统是否能够稳定、安全、可靠、高效地运行,同时也是影响整个系统使用寿命的主要因素。针对现阶段已有的逆变器模型及控制系统研究的不足,采用电压型三相桥式逆变电路的结构,电压外环、电流内环的双闭环控制,并推导出了逆变器的dq轴解耦待辨识模型,采用递推最小二乘算法对该模型进行参数辨识,得到了各个待辨识参数的实际值,由辨识结果可以看出辨识误差较小,辨识值与设定值非常接近,并在模型中加入了扰动实验,进一步验证了该算法在逆变器辨识方面的准确性和可行性。     

三相T型逆变器有限控制集模型预测控制策略

LCL滤波器的三相三电平并网逆变器预测控制研究较少,预测模型搭建复杂,计算量大.基于逆变器侧滤波电感三相电流搭建预测模型,可将逆变器数学模型由三阶降为一阶,并用逆变器状态函数计算得到的电流值替换电网侧电感电流传感器测试值,减少系统采样设备.在此模型基础上,首先利用有限控制集模型预测控制算法,其次对参考电压矢量空间角度做判断,使接近开关状态阈值的参考电压矢量优先参与计算,从而减少参与计算矢量(由27个减少到12个).经Simulink仿真,结果表明此算法提高了控制系统动态响应与稳态性能.     

基于负载电流滑模观测的逆变器滑模控制

提出一种基于负载电流滑模观测的单相电压型逆变器滑模控制策略。结合串级系统思想,将逆变系统分解为电压子系统和电感电流子系统,电压子系统的控制输出为电感电流子系统的控制给定量。电压子系统采用滑模控制,并将负载电流观测值进行前馈补偿,以克服负载电流对逆变器控制性能的影响,同时有效避免了传统逆变器滑模控制中切换增益过大问题。实验结果表明,所提观测器响应速度快、观测误差小,系统输出无静差、输出电压谐波含量很少,且对直流母线和负载扰动具有强鲁棒性。     

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机的快速有限集模型预测控制

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统在兼具Z源逆变器和PMSM优点的同时,还可实现能量的双向流动。针对双向准Z源逆变器驱动PMSM系统的特点,提出一种快速矢量选择有限集模型预测电流控制(FCS\|MPCC)策略。由双向准Z源网络直流链电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,由电机转速闭环生成电机电流参考值。通过预测直通(ST)及非直通(NST)状态下的电感电流值并引入电感电流子代价函数以确定是否选择ST状态,进而实现对直流链电压的控制。在NST状态下,结合空间电压矢量脉宽调制策略,仅使目标电压矢量所在扇区的4个矢量参与PMSM定子电流预测和代价函数计算,以选择最优的开关状态,在实现对PMSM转速控制的同时减小在线计算量。仿真结果表明,所提控制策略可实现对双向准Z源逆变器的升压及PMSM牵引或制动工况下的转速控制,系统具有良好的稳态及动态性能。     

考虑磁路饱和的内置式永磁同步电机电感参数旋转辨识算法

实现对永磁同步电机调速系统高性能控制的基础是准确的数学模型和电机参数,其中电感参数对电机的稳态和动态运行性能影响较大,而对于内置式永磁同步电机而言电感除了受凸极结构影响之外,还受磁路饱和等因素的影响。考虑到定子电流引起的磁路饱和效应与交叉耦合效应对电感的影响,基于矢量控制技术分别提出了d轴和q轴电感旋转辨识新算法,即d轴复合电流激励法和转矩调整法。为了提高电感辨识准确度,还采用基于电压误差曲线的补偿算法对逆变器非线性因素引起的输出电压误差进行了补偿。最后在电机控制实验平台上通过实验验证了提出的电感辨识算法的可行性和有效性。