三相矢量下永磁同步电机占空比预测电流控制

针对永磁同步电机在传统模型预测控制下,存在单个控制周期计算复杂、稳态电流波动较大、开关频率不固定等问题,提出一种三相电压矢量下的永磁同步电机占空比预测电流控制策略。该策略运用三相电压矢量进行预测控制,仅经3次预测后,利用最优、次优电压矢量进行一次占空比计算,经转化后即可得出两电平逆变器单控制周期内三相开关时间,从而输出任意幅值、相角的期望电压矢量。仿真结果表明,该策略与经典双矢量和三矢量预测电流控制相比,其控制性能更优异且耗时更短。     

基于参考电流斜率的永磁同步电机三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机（PMSM）传统模型预测电流控制（MPCC）策略由于输出电压矢量幅值及相位无法调节,导致其稳态性能较差。提出了一种基于参考电流斜率的三矢量模型预测电流控制策略。该方法将参考电流斜率与基本电压矢量电流斜率进行比较,无需使用价值函数遍历所有的电压矢量,即可选择出两个有效电压矢量,并与零电压矢量以一定的占空比组合,合成输出的电压矢量能够覆盖一定范围内的任意幅值、任意相角,且该策略相较于传统模型控制显著减少了系统整体计算量。仿真结果表明,相较于传统模型预测电流控制策略,所提控制策略可有效减小电流脉动,提高系统的稳态性能。     

基于混合控制集预测控制的永磁同步电机电流脉动抑制方法

模型预测控制(MPC)技术近年来在高动态性能电机驱动系统中应用广泛。为了克服传统MPC技术中有限控制集(FCS)造成的稳态电流脉动问题,提出了一种基于混合控制集(MCS)预测控制的永磁同步电机(PMSM)电流脉动抑制方法。分析建立PMSM预测控制系统离散数学模型,并分析电压矢量精度与电流脉动之间的关联性;在此基础上,MCS-MPC将电压源型逆变器有限的有效电压矢量数,扩展为多个以占空比形式存在的虚拟电压矢量,并基于上述虚拟电压矢量完成MPC优化问题在线求解;此外,考虑到MCS-MPC系统的参数敏感性问题,对MCS-MPC系统反馈噪声问题进行分析讨论。最后,搭建双15 k W PMSM对拖样机测试平台进行试验分析,分析内容包括MCS方法动态跟踪特性、电流脉动稳态效果。试验结果表明所提出的MCS-MPC方法在保留了传统预测控制技术高动态响应的基础上,可有效降低PMSM稳态电流脉动幅度和运行噪声。     

一种简化的PMSM连续控制集模型预测电流控制

研究了基于三相逆变器相电压占空比的简化的连续控制集模型预测电流控制。通过改进电压矢量的合成方式,保持和传统矢量控制方法相同控制性能的前提下,将电流预测计算的次数由6次减少为3次,同时提高了母线电压利用率。通过对比实验对该方法进行验证,结果证明该方法能获得和SVPWM控制相同的稳态性能,有效地降低了电流纹波,且保留了模型预测控制在动态过程的控制性能。     

基于简化FCS-MPC的风电并网逆变器研究

三相风力发电并网逆变器的模型预测控制存在大量计算问题,导致控制指令的时间延迟,影响控制系统性能,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出了一种在线简化有限控制集模型预测电流控制算法。该方法通过坐标变换构建αβ坐标下逆变器输出电流的预测模型,利用目标函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估,而无需使用脉宽调制模块。同时,结合电压空间矢量等效变换的原理,引入矢量扇区判断法,进而实现了预测控制过程的在线简化。最后,以带阻感负载三相并网逆变器为控制对象,建立了有限控制集模型预测控制仿真模型,分析了输出电流的稳态与动态性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于优化占空比的永磁同步电机模型预测控制

永磁同步电机(PMSM)模型预测控制因其具有动态响应速度快、方法简单等优点,受到了越来越多的关注.在PMSM控制策略中,有限集预测控制具有控制思想简单、便于处理多约束问题等优点,但由于有限集模型预测控制在一个采样周期只使用一个电压矢量,因此有较明显的转矩波动.为进一步降低转矩的稳态波动,在此提出了优化占空比模型预测控制,该方法基于上一个采样时刻的最优电压矢量及其作用时间,以及当前采样时刻得到的最优电压矢量及其作用间,优化采样周期的占空比,降低PMSM的转矩波动.在一台2.3 kW的PMSM上进行实验验证,结果表明该控制策略能有效改善稳态转矩波动.     

永磁同步电机双模型预测转矩控制策略

永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩脉动大和计算量较大的问题,通过分析PMSM定子电流与定子磁链的关系,提出了一种双MPTC方法。该方法通过电压矢量选择模型预测控制(MPC)来确定出合适的电压矢量,然后根据占空比优化MPC计算出电压矢量的作用时间。实验结果表明:与传统MPTC相比,双MPTC明显降低了转矩脉动,且减小了计算量。     

模型预测控制三相并网变换器的研究

在新能源发电领域,三相电压源型并网变换器的应用越来越广泛。为了提高并网性能,国内外的学者们提出了各种新型的并网控制策略。模型预测控制策略利用系统的离散时间模型来预测所有可能的电压矢量下系统下一个采样时刻的输出值,通过评估函数选择出最优的电压矢量。以传统的三相电压源型变换器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制的三相电压源型并网变换器的控制方法。采用DSP28335作为控制器,设计了三相电压源型并网变换器的实验平台,分析讨论了并网电流的稳态与动态性能以及进行无功功率补偿时并网电流的稳态性能。实验结果验证了模型预测控制在三相并网变换领域的优越性。     

永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、功率元件开关频率不恒定等问题,将两电平逆变器的8个电压空间矢量作为有限控制集,应用到PMSM DTC中。设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。仿真试验结果验证了所提出的控制方案有效性。     

五相永磁同步电机全速度范围占空比优化模型预测电流控制

传统五相有限集模型预测电流控制(finite control set model predictive current control,FCS-MPCC)在评价函数中加入谐波电流约束,有效抑制了三次谐波电流,但会降低直流电压利用率,因此该方法无法兼顾稳态性能与电压利用率;基于虚拟电压矢量的五相FCS-MPCC稳态性能良好,但直流电压利用率较低,调速范围受限。因此,文中提出一种五相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)全速度范围占空比优化FCS-MPCC。首先,采用大矢量作为控制集以充分利用直流电压,并计算占空比减小电流误差;然后,设计占空比分配方式实现全速度范围的三次谐波抑制,并增加滞环比较器和动态电流反馈提高系统的稳态性能和动态性能;最后,通过实验验证所提方法的正确性和有效性。     

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。     

改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机（PMSM）传统模型预测转矩控制（MPTC）权重系数设置复杂、转矩和磁通脉动大的问题,提出了一种改进的PMSM双矢量MPTC方法。该方法扩展虚拟矢量以增加候选电压矢量,结合电压矢量作用于转矩和磁链的原则,减少选择候选矢量的计算量。同时,针对转矩无差拍和磁通无差拍,运用候选矢量的转矩占空比和磁通占空比构造了优化规则代替传统预测转矩控制中的代价函数,避免权重系数的整定问题。仿真结果表明,所提改进方法不仅提高稳态性能,而且能保持MPTC动态响应迅速的特点。     

三相PWM整流器模型预测虚拟电压矢量控制

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)在一个控制周期内仅可输出单一的离散电压矢量,考虑到变流器拓扑可提离散电压矢量的局限性,三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器存在较大的稳态功率脉动。在分析三相PWM整流器离散预测模型的基础上,提出一种模型预测虚拟电压矢量(model predictive virtual voltagevectors,MPV3)控制方法,通过构建6个虚拟的电压矢量代替传统MPC中的8个离散电压矢量,旨在拓展系统的控制集覆盖范围。首先,根据最近三矢量原则确定构建虚拟电压矢量所需的离散电压矢量,接着以功率无差拍跟踪控制为指标在线求取各离散电压矢量作用时间。为了保证虚拟电压矢量的可实现性,构建相应的目标函数进行矢量作用时间的可行性判断和动态修正。最后,为验证所提MPV3方法的可行性和有效性,分别与传统MPC和占空比优化进行仿真和实验的对比分析,并进一步归类总结出各方法的优缺点及适用范围。     

基于无权重DMPTC优化策略的永磁同步电机调速系统

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)系统中存在的权重系数设计困难,以及稳态转矩、磁链脉动大的问题,提出了一种基于占空比优化的无权重模型预测转矩控制方法。首先建立PMSM无权重MPTC,每一控制周期内根据所定义的评估项计算交互误差,最小交互误差对应的电压矢量即为最优矢量,从而取消了权重系数设计。然后在无权重MPTC的基础上,引入占空比优化环节,所采用的占空比计算方法综合考虑了磁链和转矩因素,可有效抑制转矩、磁链脉动。仿真分析表明所提基于占空比优化的无权重模型预测转矩控制系统性能良好。     

永磁同步电机模型预测电流控制比较研究

对永磁同步电机的3种模型预测电流控制方案进行了比较研究。传统模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出一个电压矢量,选择使价值函数最小的电压矢量输出。双矢量模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出2个电压矢量,并分别计算2个电压矢量的作用时间,使输出电压矢量与期望电压矢量更加接近。三矢量模型预测电流控制策略在单个采样周期中输出2个有效电压矢量和一个零矢量,扩大备选电压矢量的覆盖范围,减小电流脉动。为了比较3种控制策略的动、静态性能,进行了对比仿真分析。仿真结果表明,多矢量模型预测电流控制具有良好的动静态性能,与传统模型预测电流控制相比,能有效地减小电流脉动。     

永磁同步电机改进占空比模型预测转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩和磁链脉动较大的问题,提出了一种对占空比和电压矢量同时优化的模型预测转矩控制方法。该方法针对每一种电压矢量预先计算出使得下一时刻转矩和磁链误差最小的占空比,再通过价值函数同时选取出电压矢量和占空比的组合,并且在占空比计算过程中考虑了对转矩和磁链脉动的同时抑制。实验结果表明,所提出的控制方法能够较好地抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机转矩脉动占空比最优控制方法

传统直接转矩控制(DTC)在每个控制周期内仅作用单一的电压矢量,存在转矩脉动大和开关频率不固定等缺点。针对上述问题,提出了一种基于占空比优化的永磁同步电机(PMSM)转矩脉动抑制方法。建立了PMSM调速系统的基本数学模型,推导了非零电压矢量和零电压矢量对应的转矩变化率,并指出数字系统的离散化特性和单一的转矩变化趋势是造成转矩脉动过大现象的本质原因。采取占空比优化的方式在一个控制周期内输出一个主矢量和一个零矢量,以单个控制周期内转矩脉动均方值最小为原则,推导并计算出主矢量对应的最优占空比。样机实验结果表明,该方法在保留传统DTC高动态响应的基础上,可以减小电磁转矩脉动、固定开关动作频率,有效地提升了PMSM调速系统的稳态性能。     

基于SVM的最优占空比模型预测电流控制

占空比模型预测电流控制中,由于占空比和电压矢量分开优化,不能保证最终作用的电压矢量是全局最优。通过分析电压矢量的选择过程,提出一种基于空间矢量调制(SVM)的最优占空比模型预测电流控制方法。该方法预先计算每个电压矢量的占空比,然后利用价值函数同时优化出电压矢量及其占空比,可保证最终作用的电压矢量全局最优,并且采用SVM合成电压矢量,确保了开关频率恒定。实验结果表明:所提出方法有效地减小了电流波动。     

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。     

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。