基于预测控制的PWM整流器控制策略研究

脉宽调制(PWM)整流器控制策略常以电网电压平衡环境为基础。在此着重研究电网不平衡状态时三相PWM电压型整流器(VSR)特性及其控制策略,提出电网电压不平衡环境下预测电流控制算法,在一个PWM开关周期内,利用己知电流状态,预测下一个采样时刻达到预期电流所需的控制电压值。该方法因无需进行网侧电流正、负序分量计算,从而减少内环电流调节器数目,简化了控制算法,提高了系统计算速度。其暂态过渡过程仿真和基于RT-LAB半实物实时实验结果表明,该控制方法无论电网电压是否平衡,系统均具有动态响应快、功率因数高、输出电压稳定性好的特性,能显著抑制网侧电网不平衡对PWM整流器性能的影响。     

单相级联多电平H桥整流器有限集模型预测电流控制

本文以基于电力电子变压器的高速列车牵引传动系统中的单相级联多电平H桥整流器为控制对象,以提升系统动态响应速度、减小网侧电流谐波含量为控制目标,提出了一种基于两矢量的有限集模型预测电流控制算法。首先,推导单相级联多电平H桥整流器的α-β静止坐标系下数学模型;然后,基于空间矢量调制思想,对单相级联多电平整流器进行基本电压矢量定义与空间扇区划分;在此基础上,建立包含最小电流误差的目标函数,通过对其求导实时计算出两个矢量的最优占空比,同时为了保证各模块直流侧电容电压的平衡关系,设计了选取冗余矢量的原则。与基于PI的瞬态电流控制算法相比,所提出的模型预测控制算法无需内环PI控制器,显著提高了电流内环的动态响应速度;最后,对所提算法与传统的瞬态电流控制算法进行硬件在环半实物实验对比研究,结果表明了所提算法的可行性与有效性。     

基于无差拍电流内环的逆变控制算法研究

研究了一种基于电感电流无差拍内环的电压电流双闭环单相逆变控制算法。通过电感电流无差拍内环控制用来实现输出输入电压与电流内环的解耦,提高了内环的跟踪速度。在离散域下分析了无差拍模型电感参数匹配范围,针对数字控制延时降低了模型电感参数匹配范围并引起系统稳定裕度变小的的问题,提出了改进型的无差拍电流内环控制,提高了系统的稳定裕度,最后通过仿真和实验证明了该控制算法的可行性和优越性。     

三相三电平Vienna整流器的研究与实现

针对目前整流器电压电流控制策略多采用常规比例积分(PI)控制,系统动态性能差的问题,提出一种同步旋转d,q坐标系下的电压外环滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制。针对传统的三相三电平空间矢量调制算法存在扇区选择繁琐,计算量大等不足,给出一种三电平空间转化为两电平空间的简化空间矢量脉宽调制算法。实验样机的电流畸变小,母线电压稳定,验证了控制策略和简化算法的正确性和实用性。     

基于简化SVPWM算法双三电平变换器研究

详细分析了三电平SVPWM的简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于双三电平变换器。在d-q坐标系下建立基于开关函数的三电平中点钳位电压型整流器高频数学模型,在此基础上采用电压外环与电流内环的双闭环控制来实现三电平整流器的高性能特性。利用三电平矢量控制算法,实现电机的无速度传感器矢量控制。在实验室中以DSP F2812为主控制器建立实验平台,验证了采用上述算法的优越性能。     

四象限脉冲整流器控制策略研究与实现

针对四象限脉冲整流器,提出一种电压外环加电流内环的控制算法,详细介绍了该算法中基于d,q坐标系的有功无功电流解耦控制和基于广义二阶积分(SOGI)的单相锁相环技术。仿真和实验结果均证明该算法可实现直流侧电压稳定、网侧单位功率因数的控制目标。     

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。     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

独立型微电网中主电源逆变器的控制算法北大核心CSCD

独立型微电网中,作为主电源的逆变器要求其输出电压幅值和频率在不同负载下维持一定范围内的恒定。提出了一种用于独立型微电网的主电源逆变器的控制算法,该方法采用电压外环、电流内环双闭环控制算法。电压外环采用重复控制-比例谐振(PR)控制复合的控制算法,重复控制通过抑制开关死区和非线性负载等引起的电压谐波分量以提高对输出电压波形质量,利用比例谐振控制以保证对基频电压给定信号的无静差跟踪;电流内环采用电感电流反馈,用于增加系统的阻尼,提高系统的稳定性。将设计的控制算法应用于仿真和平台实验,结果表明,电压控制的最大静态偏差为0.6%,最大电压总谐波失真为4.3%,且在非线性负载和负载突变下有良好的动态响应。     

飞轮储能系统放电模式下的非线性控制算法

针对Buck-Boost变换器的非线性特征给飞轮储能系统的放电运行状态带来的控制问题,提出了电压电流双环非线性控制算法。基于输入/输出线性化理论,推导出电流内环的控制律,并证明了内动态的稳定性。电压外环采用鲁棒性强的滑模变结构控制方法,并增加限流环节,保证放电电路安全、稳定运行。在Matlab/Simulink仿真平台中搭建飞轮放电模型,对所提出非线性控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,相比于双环PI控制,该算法能够明显改善输出电压调节时间、超调量等动态特性,在输入电压存在大范围变化的情况下,输出电压能够保持恒定和较低的纹波系数。     

独立型微电网中主电源逆变器的控制算法

独立型微电网中,作为主电源的逆变器要求其输出电压幅值和频率在不同负载下维持一定范围内的恒定。提出了一种用于独立型微电网的主电源逆变器的控制算法,该方法采用电压外环、电流内环双闭环控制算法。电压外环采用重复控制-比例谐振(PR)控制复合的控制算法,重复控制通过抑制开关死区和非线性负载等引起的电压谐波分量以提高对输出电压波形质量,利用比例谐振控制以保证对基频电压给定信号的无静差跟踪;电流内环采用电感电流反馈,用于增加系统的阻尼,提高系统的稳定性。将设计的控制算法应用于仿真和平台实验,结果表明,电压控制的最大静态偏差为0.6%,最大电压总谐波失真为4.3%,且在非线性负载和负载突变下有良好的动态响应。     

一种改进的永磁同步电机模型预测控制

利用传统的模型预测控制算法确定下一时刻所要应用的开关状态时,需遍历变换器的全部开关状态,计算量较大,不利于在线应用。对此,提出了一种改进的永磁同步电机模型预测控制算法,通过求出期望的电压矢量角,确定电压矢量所在扇区,进而减少算法对开关状态的选择数量,使算法的计算量得到显著降低。实验结果说明,采用所提改进模型预测控制算法,系统具有较好的电流动态特性和较小的纹波电流。     

采用滑模变结构控制MPPT的三相光伏并网发电系统

光伏并网发电系统的传统外环控制通过最大功率点跟踪(MPPT)算法给出直流母排参考电压,利用PI调节器调节输出并网有功参考电流.鉴于滑模变结构控制的快速响应和强鲁棒性,提出了一种基于滑模变结构控制的直接电流MPPT算法.在建立系统稳态模型的基础上,由MPPT控制算法直接给定并网有功参考电流.电流内环为LCL滤波三相电压型...     

基于功率前馈的单相光伏并网控制策略

根据单相光伏并网逆变器的特点,针对两级式拓扑结构,对传统的双环控制方式(电压外环、电流内环)进行了详细分析,在此基础上提出一种基于输入功率前馈环节的新型光伏并网逆变器控制算法。该算法将光伏板输出功率作为前馈量加入到电流内环,使电流环给定含有输入功率信息。通过分析,该算法能有效提高传统控制方式输出电流对输入功率发生变化时的响应速度,使系统的动态响应性能更加优越。通过Matlab/Simulink对所设计算法进行了仿真分析,并给出有/无功率前馈环节输出电流对输入功率变化响应的对比,结果显示了该算法的有效性。同时设计1 kW试验样机,试验结果表明样机的动态响应特性也有明显的提高,进而证明了理论分析的正确性。     

一种光伏并网逆变器的双滞环SVPWM控制新算法

逆变器作为系统能量转换与控制的核心,其电流的控制设计至关重要。提出了一种改进的光伏并网逆变器双滞环电压空间矢量电流控制新算法。外环利用离散控制和无差拍控制原理,并在稳态和暂态时分别用2种不同的观测器模型预测指令电流,采用矢量合成控制算法。内环则利用逆变器输出电压及误差电流来判断参考电压矢量位置区域,选择最优电压空间矢量,直接在复平面上实施控制。结果表明,该算法不仅提高了电流动态响应速度,而且有效限制了误差电流,显著降低了逆变器的开关损耗。仿真和实验验证了该算法的有效性。     

一种永磁同步电机谐波电流抑制算法

针对永磁同步电机(PMSM)控制时由于电机齿槽效应和变频器的非线性特性会在电机电流中引入大量的低次谐波,从而产生大量谐波损耗以及转矩波动等问题,此处提出一种基于补偿电压注入的PMSM谐波电流抑制算法。通过电流闭环算法提取谐波电流并计算出相应的补偿电压后注入到原矢量控制算法中,通过实验验证所提算法对5,7次低次电流谐波具有有效的抑制作用,算法易于实现且鲁棒性好。     

基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制

该文以直流微网中广泛应用的双向DC-DC变换器为研究对象,提出基于电感电流反馈的下垂控制策略。首先,分析传统基于并网电流反馈的双向DC-DC变换器控制算法的工作原理;然后,分析传统电压外环-并网电流内环的双闭环和电压外环-电感电流内环的双闭环DC-DC变换器控制系统的稳定性,在此基础上,提出一种基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制方法,并对其稳定性进行分析;与传统下垂控制策略相比,所提算法在保证变流器本体稳定性的同时,能有效实现输出功率自动均衡,达到下垂控制的目的;最后,通过实验测试验证了所提算法的有效性和正确性。     

三相静止无功发生器双环软启动控制算法研究

针对三相静止无功发生器(SVG)并入电网时,直流侧电容电压及补偿端的电流存在瞬间启动峰值过大的问题,提出了电流电压双环软启动的控制算法.其中,基于输出电压偏差平方值的模糊比例积分(PI)控制算法在直流侧输出的外环电压中得以应用,以便快速精准地缓冲SVG直流侧的启动电压.而对于内环电流的启动冲击,由于比例谐振(PR)控制...     

三相电压型逆变器的模型预测控制

三相电压型逆变器中常用的模型预测控制算法是电流预测控制算法,存在着大量计算,导致延时问题,为改进传统的模型预测控制算法,利用外推法推算未来参考变量,达到对其进行延时补偿并能避免受控变量出现较大纹波的效果。建立三相电压型逆变器仿真模型,分析三相电压型逆变器负载电流的输出特性。仿真表明:能够准确跟踪参考电流,解决存在的延时问题,验证了算法的有效性。     

计及储能混合控制算法的微电网运行模式无缝切换控制策略研究

为了实现微电网不同运行模式间的无缝切换,文中提出了一种计及储能系统并网逆变器的混合型控制算法。针对逆变器的分层控制结构的特点,该算法融合了三类控制：二自由度控制原理、电流预测控制模型以及改进下垂控制相,将三种控制应用于逆变器的不同层。其中,控制层电流内环采用电流预测模型控制器替代PI控制器、PWM调节器;控制层电压外环则利用二自由度控制原理,构造被控对象逆模型,并在电流内环电流预测模型控制的基础上,单位化控制层传函,消除有害扰动量对储能控制系统的影响。应用层则采用以电压、频率为反馈量的改进下垂控制,实现孤岛微电网电压与频率的无差调节。并且此时储能系统控制层可作为微电网并/孤网运行时的共享层,因此在微电网运行模式切换过程中,其暂态冲击电流及母线电压畸变率也得到明显抑制。最后通过MATLAB/Simulink仿真系统,验证所提混合型控制算法的正确性与有效性。