基于简化有限集模型预测电流控制的五相PMSM统一容错控制

在五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)中,有限集模型预测容错控制(finite control set model predictive fault tolerant control,FCS-MPFTC)存在计算量大、电流谐波含量高等问题。因此,该文提出一种简化FCS-MPFTC来实现相开路和短路故障情况下的统一容错控制。首先,将模型预测电流控制的电流代价函数等效转化为电压代价函数,并采用无差拍方法通过电流模型计算出参考电压。然后,基于抑制三次谐波电流为0的原则合成虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V3);通过重构V3和扇区,以直接获得参考电压矢量对应的最优电压矢量。最后,对传统和简化FCS-MPFTC在开路和短路故障下进行对比实验。结果表明,所提策略能够有效减小故障后计算量、转矩脉动以及电流谐波含量。     

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。     

PMSM驱动系统的无模型电流预测控制

对于电动汽车PMSM驱动系统而言,复杂多变的负载工况和运行温度使电机参数存在较大的不确定性,直接影响基于模型的PMSM电流预测控制系统性能。论文创新性地将无模型控制和预测控制相结合,基于系统的输入和输出数据建立PMSM超局部模型,再设计PMSM驱动系统的无模型电流预测控制器,架构无模型电流预测控制的PMSM驱动系统。最后,通过系统建模和仿真研究,评价所建议的PMSM驱动系统动静态性能及其对参数变化的鲁棒性并给出结论。     

基于连续控制集模型预测控制的MMC桥臂电流控制策略

模块化多电平变换器(MMC)的桥臂电流控制方法可同时实现交流侧电流控制和环流抑制。连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)是一种时域内基于模型的最优控制方法,动态响应快,可以实现多频带复合信号的准确跟踪。提出一种基于CCS-MPC的桥臂电流控制方法,通过设计模型预测控制(MPC)控制器同时实现桥臂电流直流分量、基频交流分量的准确跟踪和倍频环流的抑制,克服了传统分频控制策略在暂态期间不同控制器相互影响的问题,无须对各个频率信号单独设计控制器,简化控制结构。在此基础上,提出了包含桥臂电流指令值计算、基于MPC的桥臂电流控制和子模块电容电压均压控制的MMC综合控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三相MMC仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于预测控制和模型参考自适应的PMSM电流控制

主要研究永磁同步电机(PMSM)在扰动下的电流快速跟踪控制问题。首先,基于非线性广义模型预测控制原理,考虑电机实际运行中的模型和参数不确定性等扰动,设计PMSM电流控制器;然后,利用模型参考自适应方法设计了系统扰动观测器,并将估计的扰动量用于预测控制器的前馈补偿控制;最后,完成了仿真验证,结果表明,所提电流复合控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且在电机参数变化、负载扰动等状况下均具有较强的鲁棒性。     

基于模型预测和谐振调节器的PMSM电流控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制性能,提出了一种基于模型预测控制(MPC)和谐振调节器的电流控制方法。首先,通过建立预测模型和滚动优化,设计PMSM电流预测控制器。然后,针对电流谐波造成的电机转矩脉动问题,在模型预测电流控制方法基础上引入了谐振调节器。实验结果表明,所提方法具有良好的电流动态性能和电流跟踪特性,且能有效地改善电流波形,减小转矩脉动。     

计及电感参数变化的PMSM模型预测电流控制

针对基于单矢量占空比调节的永磁同步电机(PMSM)模型预测控制(MPC)中存在电流、转矩脉动大的问题,当电感参数变化时会造成计算基本电压矢量作用时间产生偏差,影响预测控制的性能。为此,提出一种基于电感参数校正的PMSM模型预测电流控制方法。该方法利用一个控制周期内的两个基本电压矢量合成幅值、相位均可调的电压矢量,通过在线计算电感参数,更新预测模型,得到更准确的基本电压矢量作用时间。仿真和实验结果表明,该方法能有效降低定子电流脉动,增强系统对电感参数变化的鲁棒性。     

基于广义双矢量的PMSM模型预测电流控制

为了减小基于占空比的模型预测电流控制(MPCC)策略中的电流波动,通过深入分析占空比MPCC策略的电压矢量选择过程,提出了一种基于广义双矢量的永磁同步电机MPCC策略,该控制策略在每个采样周期中可选择任意2个电压矢量,并且将这2个电压矢量的作用时间加入价值函数中进行优化,保证了所选电压矢量的全局最优。实验结果证明,与占空比MPCC策略相比,所提出控制策略明显减小了电流波动,提高了系统稳态性能。     

一种改进的PMSM模型预测直接转矩控制方法

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动大、开关频率不恒定的问题,对转矩脉动和开关频率不恒定原因进行分析,结合占空比和SVPWM调制思想,提出了一种新型PWM调制的永磁同步电机模型预测直接转矩控制。采用代价函数代替传统直接转矩控制的电压矢量选择表,根据转矩和磁链的综合误差确定所选有效电压矢量以及占空比,将选择的有效电压矢量和零电压矢量按空间电压矢量合成顺序产生使开关频率恒定的PWM。另外,考虑到采样和控制的延时,对转矩和磁链进行多步预测,提前一个控制周期计算并输出所需要的PWM波。仿真和实验结果表明,基于新型PWM调制的PMSM模型预测直接转矩控制方法能够使逆变器开关频率恒定,降低相电流的谐波含量,进而有效抑制转矩和磁链脉动,提高了DTC的转矩控制精度。     

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。     

PMSM无模型滑模转速无差拍电流预测控制

针对传统永磁电机调速系统易受到参数摄动影响而导致控制精度下降的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的永磁同步电机(PMSM)无模型滑模转速无差拍电流预测控制策略。首先用参数摄动下的PMSM调速系统数学模型归纳出系统对应的超局部模型,然后结合无差拍预测控制思想设计了电流环控制器,采用两步预测算法解决了传统无差拍算法存在的延时问题,并且提出校正算法进一步抑制实际的预测误差;利用变速率指数滑模趋近率设计了新型无模型滑模速度控制器,减弱抖振的同时提高了系统响应速度;并设计ESO对参数失配和扰动进行估计和补偿。最后,通过仿真与半实物实验验证了所提控制策略的有效性。     

MMC简化有限集快速模型预测控制

模块化多电平换流器(MMC)作为中高压大功率电能传输领域核心环节,其控制性能是衡量系统品质重要指标。为解决矢量控制与现代控制理论应用于复杂多电平换流器中时存在的动态性能差,控制器参数鲁棒性弱,可实现度低的问题,提出一种简化有限集快速模型预测控制(RFS-FMPC)策略。建立系统离散域数学模型,以MMC输出电压等级为变量,对系统未来状态进行预测,重构目标方程,在线优化并拾取最优子模块投切状态,以满足系统的多约束、多目标、并行优化的控制需求。最后实验验证了所提控制方法的可行性和有效性。     

一种模型预测控制PMSM系统共模电压抑制策略

PWM共模电压干扰直接威胁逆变器驱动的电机系统安全和稳定性,针对模型预测控制的永磁同步电机系统提出了一种共模电压抑制策略,可分别采用电流扇区判定及开关函数直接控制两种方法,对死区开关管进行控制,通过改变电流续流路径,抑制共模电压幅值。建立系统的仿真模型,对抑制策略下的共模电压进行了仿真分析,并搭建了实验平台进行测量。仿真和实验数据表明,基于两种控制方法的抑制策略均可有效抑制系统共模电压,并减小单位时间内的开关次数及电流谐波含量,其中采用开关函数直接控制法的抑制效果更为显著,在不同转速下均能实现将CMV幅值抑制在U_dc/6,且开关次数与传统方法相比下降约5%。     

新型模型参考自适应的PMSM无差拍电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)的无差拍电流预测控制(DPCC)对参数失配非常敏感。在实际应用环境中,由于某些因素的影响,电机参数会失配,严重时会导致PMSM运行故障。为了减小对DPCC的影响,提出一种基于新型模型参考自适应系统(MRAS)的参数分步辨识方法。首先,获得定子电阻和定子电感的参数,并将其作为已知量来辨识转子磁链。等待参数稳定之后,再将辨识结果作为已知量用于辨识定子电感和定子电阻。最后,将辨识出的参数代入DPCC进行改进。实验结果表明,该方法可以解决模型欠秩的问题,并且可以抑制电机参数失配对DPCC的影响,提高动态跟踪性和鲁棒性,具有一定的工程实际意义。     

基于全局电流变化更新的PMSM无模型预测控制

无模型预测控制(MF-MPC)不依赖被控对象具体数学模型,转而以被控对象输入输出数据为驱动,采用"边建模、边控制"的方式,有效解决了传统有限状态集模型预测控制(FCS-MPC)的参数敏感性问题。然而,现有MF-MPC方法应用于永磁同步电机(PMSM)调速系统控制时,系统仅对前一周期输出的单一电压矢量造成的PMSM电流变化量进行更新,当某一电压矢量长时间未被价值函数选中并输出时,其存储的电流变化量信息存在较大误差。基于此,提出一种基于全局电流变化量更新的MF-MPC方法,该方法利用最近3次实际输出电压矢量产生的电流变化量信息,在每个控制周期对全部7个电压矢量对应电流变化量进行计算与更新,可有效提升MF-MPC系统在线建模精确度。最后,依托实验室25 kW对推样机对所提方法与传统单一电流变化量更新的MF-MPC方法进行对比测试,测试结果表明所提方法在保留传统预测电流控制强鲁棒性、高响应能力特点的基础上,可有效提升MF-MPC系统的在线显示查找表(LUT)刷新率和全局稳定性。     

一种优化的PMSM模型预测控制成本函数调整方法

为提高PMSM的电流控制精度,提出了一种优化的PMSM模型预测控制成本函数调整方法.基于传统成本函数引入定子电流幅值限制项以及开关状态限制项,对dq轴电流的控制进行优化,提高PMSM驱动系统电流控制的稳定性和精确性.仿真结果表明,所提方法相较于传统预测电流控制算法提高了电流控制精度,具备更快的动态响应速度和更强的抗负载...     

MMC-HVDC简化有限集快速模型预测控制研究

针对应用于模块化多电平换流器的直流输电系统的传统模型预测控制策略存在运算量庞大,配置目标函数加权因子的随机性问题,在分析MMC离散数学模型的基础上,以控制系统输出的最优电压电平组合为目标,提出无加权因子的简化有限集的快速模型预测控制策略,运算量大幅度减小,对平衡子模块电容电压、降低交流侧电流波动和抑制循环电流有显著效果。最后,通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,并基于iHawk实时多处理器环境以及SWB实时仿真平台,进行11电平样机实验,实验结果表明该控制策略的有效性和可行性。     

无模型固定时间滑模的PMSM变权预测电流控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统易受电机参数和负载干扰的问题,提出无模型固定时间滑模速度调节的PMSM变权预测电流控制。首先,基于改进的非线性固定时间快速幂次趋近律设计了无模型固定时间滑模速度控制器,并利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿综合扰动项,从而提高了速度环的快速性和鲁棒性,同时减少了抖振。然后,为了综合解决传统的电流环无差拍预测控制电流跟随性与鲁棒性问题,设计了一种无差拍预测电流与滑模预测电流变权复合式电流控制器,有效地保持了电流快速跟随,并增强了电流环的鲁棒性。最后,仿真和半实物实验结果表明了所提控制策略的有效性。