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。     

并网逆变器无电网电压传感器模型预测控制

近年来,模型预测控制被广泛应用于并网逆变器的控制中。为进一步降低并网电流的谐波,提高系统的可靠性,该文提出一种并网逆变器无电网电压传感器双矢量模型预测控制方法。首先,提出一种基于改进型滑模观测器的电网电压在线观测方法,以实现无电网电压传感器控制。所提方法不需要电网的精确频率即可实现电网电压的频率自适应观测。同时,由于观测器中低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响得到一定程度的抑制。其次,为了进一步降低电流谐波,文中基于调制模型预测控制的原理提出一种双矢量模型预测控制方法,并从理论上证明了所提双矢量模型预测控制方法的有效性。详细的对比实验结果验证了所提方法的正确性。     

三相电压型逆变器的延时补偿模型预测控制

模型预测控制广泛应用于三相电压型逆变器,但该方法在控制过程中存在大量计算,导致系统延时,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出了一种改进的控制算法,对负载电流进行预测,并结合拉格朗日外推法,得到具有延时补偿的控制策略。以带阻感负载的三相电压型逆变器为控制对象,建立了三相电压型逆变器有限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,讨论了不同目标函数对系统性能所产生的影响。仿真结果表明:该算法能够准确地跟踪参考电流,解决了传统方法中存在的延时问题,验证了所提补偿方法的有效性。     

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。     

三相电压型并网逆变器模型功率预测控制研究

针对三相电压型并网逆变器,采用一种模型功率预测控制策略。首先,在同步旋转d,q坐标系下建立了三相电压型逆变器瞬时功率数学模型。其次,引入预测控制目标函数对逆变器瞬时有功功率和瞬时无功功率进行在线预测,选取最优控制目标函数对逆变器在下一周期进行控制,实现了对指令有功功率和指令无功功率的快速、精确跟踪。最后,仿真和实验结果表明,采用模型预测功率控制算法使并网电流具有很好的稳态特性和较低的谐波畸变率。     

改进型电压预测控制逆变器的研究

为了研究在边远地区使用小型离网独立风力发电系统,在分析比较现有独立风机供电变流系统结构和控制方法的基础上,给出了新型独立风机供电系统结构和改进型电压预测控制算法。新型独立风机供电系统通过在结构上增加一个旁路二极管,大大提高了系统对风能的利用率;改进型电压预测控制通过在一个PWM周期内增加采样的次数来改善系统的控制效果和动态响应,使负载电压的总谐波畸变率(THD)达到3.5%。仿真和实验研究结果证明了改进型电压预测控制方法的正确性和可行性。     

基于双核MCU并行算法的高频双Buck逆变器

提出了一种适用于小功率可再生能源的高频双Buck全桥逆变器。采用电压-电流双闭环控制器,开关频率达到400 kHz。电压环采用两极点两零点(2P2Z)控制器产生内环电流参考值,电流环采用三极点三零点(3P3Z)补偿器实现电流参考值的无差跟踪。此外,采用反馈线性化方法简化占空比计算,控制速度得到提高。采用二阶广义积分软件锁相环(SOGI-SPLL)获得相角信息,同步逆变器输出电流与电网电压的相位。得益于双核微控制器单元(MCU)的高速实时控制能力,所有控制策略均采用并行计算结构算法实现。最后,基于1 kW实验样机验证了理论分析的正确性和可行性。     

光伏并网逆变器电压跌落模型电流预测控制方法研究

针对传统光伏逆变器低电压穿越技术存在的不足,提出一种基于模型电流预测控制的低电压穿越控制方法,能够有效提高光伏逆变器的输出特性及响应速度。该策略通过逆变器预测模型得到预测电流,将有功、无功电流分量预测电流与给定电流误差之和作为价值函数进行最佳电压矢量的选取。针对系统不同运行状态自动平滑切换优先有功和优先无功两种控制模式,提出一种低压穿越输出电流控制方法,有效提高了光伏逆变器低压穿越能力。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验,验证了所提控制策略的正确性及有效性。     

一种改进的电压源逆变器无模型预测控制方法

针对传统电压源逆变器模型预测控制(MPC)中存在模型依赖性强和电流纹波大的问题,提出一种基于扰动补偿的无模型预测控制(MFPC)方法。该方法首先通过设计全阶滑模观测器(SMO)估计集中扰动,改进电压源逆变器的超局部预测模型,提高了预测控制对模型参数的鲁棒性;其次,在基本电压矢量的基础上构建了新的虚拟电压矢量,扩大了预测控制中的矢量选择范围,降低了电压源逆变器的输出电流纹波。最后,通过实验验证了所提方法的可行性与有效性。     

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略.新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出.成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差.利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展...     

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。     

基于滑模观测器的并网逆变器无交流电压传感器模型预测控制

为了提高并网逆变器的运行可靠性,降低交流电压传感器故障的影响,研究并提出了一种基于滑模观测器和双低通滤波器的电网电压频率自适应观测方法,并设计了一种基于电网电压观测值的并网逆变器模型预测电流控制策略。所提电网电压观测方法克服了频率偏差对电网电压观测的影响,提高了电网电压观测精度。同时,由于低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响也得到一定程度的抑制。通过详细的对比实验结果验证了所提方法的有效性。     

三相电压型整流器模型电压预测控制

模型电流预测控制在每个采样周期内对所有开关状态下的输出电流进行预测和评估,算法运算量大,对控制器性能要求较高。本文提出了一种用于三相电压型整流器(VSR)的模型电压预测控制算法。根据模型电流预测的逆过程获得参考电压值,将矢量平面分为7个部分,并判断参考电压值所在区域。根据参考电压所在区域获得最优的电压矢量作为控制器输出。该方法无需循环寻优过程,预测耗时少,易于实现。通过实验对所提出的模型电压预测控制方法进行分析,验证了所提算法具有优良的静态、动态性能同时可显著减少模型预测控制的计算耗时。     

模型预测控制三相逆变器的研究

模型预测控制利用系统离散模型预测负载电流,根据评估函数选择电压矢量,进而选择最优开关状态。评估函数用来判断最优电压矢量和开关状态,以达到最佳预测效果。本文在静止坐标系下分析三相逆变器的模型预测控制(MPC)原理,讨论了评估函数、参数误差、采样频率对模型预测控制的影响,最后通过dSPACE/DS1104作为控制器搭建了MPC实验平台。结果显示,相比于其他控制策略,模型预测控制具有控制简单、动态响应好、效率高等优点。     

三相并网逆变器模型预测控制研究

三相并网逆变器是连接新能源系统与电网之间的重要环节，针对传统电压电流双闭环并网控制中由于比例积分（Proportionl Integral,PI）调节器饱和造成的稳态性能较差和控制精度不足的问题，采用模型预测控制器代替传统的PI控制器，提出一种三相并网逆变器的模型预测控制策略。建立三相逆变器在两相静止坐标系下的数学模型，分析模型预测的控制过程并对目标函数进行优化，增加逆变器的限流环节。建立离散动态电流方程，对下一时刻的电流值进行预测，根据目标函数最小原则选择最优的空间电压矢量，将其对应的开关状态作用于逆变器实现并网控制。利用MATLAB/Simulink进行仿真分析，验证了模型预测控制策略的可行性，该控制策略提高了并网过程的稳态性能，有效减小了并网电流的谐波畸变。     

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。     

逆变器驱动电机系统共模电压抑制模型预测控制EI北大核心CSCD

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。     

LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制

近年来,模型预测控制被广泛应用于两电平电压源逆变器以实现并网控制。然而,常规有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)存在参数失配时预测精度下降的问题。为此,提出一种适用于LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制的无参数FCS-MPC方法。首先分析了参数变化对常规LC滤波型逆变器并网电压预测控制的影响。然后基于超局部建模理论建立了LC滤波型并网逆变器的二阶超局部模型,并研究了2个集总扰动的计算方法。该计算方法省去了网侧电流传感器,节约了成本,并实现了无参数预测控制。实验结果表明,与常规FCS-MPC方法相比,在参数不匹配的情况下,所提无参数FCS-MPC方法仍能达到较好的模型预测控制性能,验证了所提方法的有效性。     

基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统

研究了基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统。采用开关周期平均建模法,在dq0旋转坐标系下建立了三相电压型逆变器并联系统的状态空间模型,并以此为基础构建了三相电压型逆变器并联控制系统的预测模型;选定并联系统输出电压与参考电压的差值及各逆变器输出电流之间的差值构建控制系统的优化性能指标,通过滚动优化操作,实现了三相电压型逆变器并联系统的预测控制。仿真及实验结果表明,所构建的基于预测控制的三相电压型逆变器并联系统能够在不同负载条件及逆变器投切等工况下实现系统输出电压的跟踪及负载电流的均分,同时也具有良好的鲁棒性及自适应性。     

基于混合电压矢量预选的逆变器模型预测共模电压抑制方法

死区会导致常规的模型预测共模电压抑制方法出现±u_(dc)/2的电压尖峰。针对该问题,详细分析了死区对共模电压尖峰的影响,并得出了共模电压尖峰产生的原理。根据该分析结果,设计了一种基于电流扇区的新型电压矢量预选方法,以克服死区的影响。对于因电流纹波较大导致电流扇区难以准确判断的问题,进一步改进电流扇区划分方法,并最终设计了一种混合电压矢量预选方法,以完全克服死区的影响。仿真和实验结果表明,所提出的方法不仅可以完全将共模电压限制在±u_(dc)/6之内,而且可以降低电流总谐波畸变率。