逆变器驱动电机系统共模电压抑制模型预测控制

针对传统三相电压源逆变器驱动电机系统存在较高共模电压的问题,提出了抑制共模电压的模型预测控制(SCMV-MPC)方法,只利用非零电压矢量来抑制共模电压同时控制负载电流。在SCMV-MPC方法中,每个周期内通过评价函数选出两个非零矢量,并且对两个矢量的作用时间进行优化配置,以达到负载电流和参考电流值之间误差最小的目的;而不像传统的调制方法在一个周期只选择一个包括零矢量在内的控制矢量。因此,与传统的模型预测控制方法相比,SCMV-MPC方法可以将共模电压限制在±V_(dc)/6的同时减小负载电流波动,使负载电流具有快速的瞬态响应和较好的纹波性能。仿真和实验结果验证了所提出的SCMV-MPC方法的有效性。     

降低共模电压的三相逆变器模型预测控制策略

为了同时实现三相电压源型逆变器的控制性能优化和抑制输出共模电压,设计了一种可降低三相逆变器输出共模电压的模型预测控制(MPC)策略。在新型MPC方案中,仅使用非零电压矢量来控制负载电流以降低共模电压。同时,不同于传统方案中1个采样周期内仅使用1个最优矢量,新型MPC方案中在每个采样周期基于成本函数选择2个非零电压矢量进行输出以获取快速的瞬态响应和较好的负载电流纹波特性。使用三相逆变器实验平台开展了相关实验,实验结果表明,新型MPC控制器在不使用零电压矢量的情况下,可将共模电压限制在设定幅值内,同时具有优良的动静态控制性能。     

有限集预测控制减少三相电压源逆变器共模漏电流方法

为了解决光伏并网发电系统漏电流问题,针对三相电压源逆变器,提出一种新型有限集模型预测控制减少逆变器共模电压的方法,即对光伏并网发电系统进行建模分析。研究发现只有非零矢量用于减少共模电压,故将非零矢量带入价值函数得到最优的矢量并在下一个周期使用。该新型有限集模型预测控制将共模电压限制于±1/6Vdc,可以减少光伏发电系统中漏电流,保证人身安全。和传统PI控制方法相比,模型预测控制可以提高电流跟踪的速度和精度。实验结果表明,该新型有限集模型预测控制能够减少共模电压和控制负载电流,具有快速的动态响应。     

基于三矢量模型预测电流控制的共模电压抑制策略

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中存在的共模电压高、电流脉动大的问题,提出将无零矢量调制(NSPWM)方法与三矢量模型预测电流控制算法结合进行控制。已有的单矢量模型共模电压抑制策略电压矢量方向固定,可选矢量范围有限,电流脉动仍较大。而三矢量模型预测电流控制共模电压抑制策略基于NSPWM在每个扇区利用3个非零矢量合成目标电压矢量,矢量范围覆盖广。结合无差拍电流控制,在实现共模电压抑制的同时,还能减小电流脉动,提高系统动态响应。通过仿真和试验验证了所提控制策略的有效性。     

一种改进的永磁同步发电机模型预测共模电压抑制方法

模型预测控制因具有实现简单、控制灵活等优点而在大功率电压源逆变器控制领域受到广泛关注。然而,传统的模型预测控制方法因采用零矢量而导致共模电压较大。直接弃用零矢量的模型预测控制方法虽然可以减小共模电压,但仍然存在计算量较大、开关频率较高等问题。因此,提出了一种改进的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测共模电压抑制方法。所提出的方法每个周期采用4个非零矢量进行优化运算,包含3个相邻非零矢量和1个不相邻非零矢量,从而降低了开关频率,且不影响电流控制。此外,文中还通过实验研究了所提出的共模电压抑制算法对PSMG转速控制的影响。实验结果表明,所提方法可以降低共模电压和开关频率,减小计算量,且不影响PMSG的电流和转速控制性能。     

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.     

基于模型预测电流控制的永磁同步电机电磁干扰抑制

共模电压及电流高次谐波是逆变-电机系统主要电磁干扰源,是飞机机电作动系统设计需要解决的核心问题之一.提出一种低共模电压模型预测控制方法.分析了逆变-电机系统共模干扰产生机理,利用参考电流求解最优电压矢量以减小电流谐波含量.为了削弱共模电压,提出了采用零电压矢量的替代策略,通过对非零基础电压进行合成产生最优电压矢量施加给...     

电压源逆变器虚拟矢量模型预测共模电压抑制方法

针对两电平电压源逆变器常规单矢量模型预测共模电压抑制方法存在电流谐波较大的问题,提出一种基于虚拟矢量的逆变器模型预测共模电压抑制方法,以在实现共模电压抑制的同时,减小电流谐波。首先,给出了虚拟矢量法的实现原理,并分析了死区和控制延时对所述虚拟矢量法的影响。其次,为了消除因死区和控制延时而产生的共模电压尖峰,进一步对所述虚拟矢量模型预测共模电压抑制法进行了改进。同时,还详细分析了虚拟矢量作用下三相电流在单个控制周期内的变化规律,从而为电流扇区的准确划分提供了理论基础。仿真和实验结果表明,所提方法不仅能实现共模电压抑制,而且可以明显降低电流谐波。     

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。     

具有共模电压抑制能力的PMSM混合模型预测转矩控制

模型预测控制(MPC)动态性能优越、抗扰动能力强,但零电压矢量的使用可引起较大的共模电压,产生轴电流、电磁干扰等问题。基于等效零矢量的多矢量合成MPC虽可抑制共模电压,但需在同一周期使用多个有效矢量,导致开关频率高、系统效率低。因此,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)的混合模型预测转矩控制(MPTC)策略,针对不同幅值的参考电压,分别使用虚拟矢量和多矢量合成2种电压矢量生成方式,可用较低的平均开关频率实现共模电压抑制,并保证良好的动、静态转矩控制性能。此外,通过改变控制模式的切换条件,可实现开关频率和转矩脉动的灵活切换。最后,仿真验证了所提方法的有效性。     

两电平电压源逆变器双矢量调制模型预测控制:理论分析、实验验证和推广

近年来,模型预测控制(MPC)以其良好的自适应性、鲁棒性等优越性能广泛应用于两电平电压源逆变器中.然而,常规的模型预测控制每个控制周期只使用1个电压矢量,导致电流谐波较大.为抑制电流谐波,提出一种双矢量调制模预测控制策略.首先,在每个控制周期同时使用两个电压矢量来跟踪目标矢量,且每个电压矢量的作用时间根据调制模型预测控制原理计算;其次,根据无差拍控制原理计算参考电压,并根据参考电压位置在每个控制周期仅需要选择三组电压矢量组合进行在线评估,从而得到最优电压矢量组合.最后,通过详细的理论分析,验证了所提双矢量调制模型预测控制策略的有效性.此外,该文研究还表明,所提策略还可用于控制其他类型的逆变器,如三相四开关逆变器.同时,所提方法可以获得和常规双矢量法类似的控制性能,且具有计算量小等优点.理论分析和实验结果验证了所提方法的有效性.     

改进的永磁同步电机模型预测控制策略

提出一种新的模型预测控制策略,利用固定占空比合成新的电压矢量,在合成的过程中,不再使用零电压矢量,能够有效抑制共模电压;在电压矢量选择方面,进行两步预测,第一步是利用模型预测电流控制(MPCC)原理,进行扇区判断,在离散过程中采用龙格库塔的计算方式;在进行第二步预测时,为避免模型预测转矩控制中权重系数的问题,采用模型预测磁链控制(MPFC)的方法,选择最优电压矢量。仿真结果表明,系统不仅可以保持良好稳态性能,还能够有效抑制共模电压。     

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。     

一种无权重系数的三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法

针对中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器,传统低共模电压有限集模型预测控制(finite control set mode predictive control,FCS-MPC)算法通过评价函数约束进行中点电位平衡控制,需要额外设计权重系数,存在参数整定困难、影响输出电流谐波问题。该文提出一种无权重系数三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法。首先,电压矢量控制集中舍弃正小矢量和PPP、NNN两个零矢量,将共模电压幅值抑制在Udc/6以下。其次,对控制集中每一个基本小矢量和中矢量,构造幅值和方向相同、对中点电位影响不同的冗余虚拟电压矢量。在控制执行过程中,第一步选出电流控制目标最优基本矢量,以保证输出电流谐波不受影响。第二步通过比较所选基本矢量及其冗余虚拟矢量作用,选出满足中点电位平衡控制目标矢量作为最优矢量,并将其开关序列作用于逆变器,从而省去权重系数。最后,实验验证所提算法正确性和有效性。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制.提出了一种改进的模型预测电流控制方法.利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量...     

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。     

逆变器供电三相电机的共模抑制SVPWM

针对两电平逆变器供电的三相电机采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)时存在共模电压幅值大、频率高的问题,提出了一种共模抑制SVPWM方法.该方法将常规SVPWM的六个扇区旋转30°得到新的六个扇区,在奇数编号扇区只采用奇数下标的三个非零矢量进行合成,在偶数编号扇区只采用偶数下标的三个非零矢量进行合成;给出了每个扇区三个非零...     

共模电压减小的五电平ANPC快速模型预测控制

针对三相五电平有源中点箝位型(ANPC)逆变器共模电压和电容电压平衡问题,提出了一种具有共模电压减小的快速模型预测控制(MPC)策略。首先,通过建立变换器输出共模电压的数学模型,舍去对共模电压影响较大的电压空间矢量,有效抑制了共模电压的脉动;在此基础上通过扇区划分,减少了控制集内的电压矢量数;然后根据悬浮电容电压采样值选择合适的开关状态,控制了悬浮电容电压的平衡。最后,将负载电流和上、下直流母线电容电压值作为预测模型的输入,选择价值函数最小的开关状态作为控制器的输出。此方法在平衡电容电压和减小共模电压脉动的基础上,降低了价值函数构建的复杂性,减小了控制器的计算量,提高了计算效率。     

基于模型预测控制的固态变压器控制策略研究

固态变压器(SST)中的变流器在整流状态时,通过交流侧电流预测控制,使其工作于单位功率因数且直流侧电压保持稳定;逆变状态时,采用输出电压预测控制,以提高输出电压稳态精度和动态性能。提出了固定开关频率模型预测控制选取双非零矢量和零矢量进行预测,根据各矢量占空比与优化函数的关系,确定一个控制周期内各矢量的作用时间和开关序列。固定开关频率模型预测控制无需脉宽调制控制器,避免了比例积分控制器参数整定引起的不稳定问题,且有效降低了单非零矢量预测控制中过高的采样频率。仿真研究表明,固定开关频率模型预测控制的SST在各典型工况下,各级电压、电流具有良好的动态响应和抗负载扰动能力,可满足微网对SST的控制要求。