基于电压预测控制的DSTATCOM研究

基于无差拍控制思想,提出具有延时补偿性能的电压预测控制策略。该算法能消除控制延时引起的补偿误差量,同时省去传统电流预测控制算法中的d-p旋转坐标变换,简化了控制系统的设计过程;另外,借助于空间矢量调制(SVM)技术实现开关状态的选择,使控制系统具有固定开关频率,从而简化滤波电感的设计。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和基于50kvar的配电网静止无功补偿器(DSTATCOM)实验样机进行无功补偿和治理电压不平衡实验,仿真及实验结果都验证了该算法的有效性和可行性。     

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。     

具有延时补偿的占空比预测数字控制算法

针对开关变换器数字控制中的延时问题,提出了一种基于线性外推的占空比预测控制算法及其改进的控制算法,该控制算法可利用本次和上一次计算的占空比预测出下一个或下几个周期的占空比,既能补偿数字控制中固有的计算延时,也能补偿由零阶保持器产生的延时。和传统数字控制相比,采用占空比预测控制算法可明显提高控制环路的带宽,有效改善了系统的动态性能。占空比预测控制算法实现简单,不依赖系统模型,不需对系统重新进行设计,简单有效地补偿了开关变换器数字控制系统中的延时问题。实例分析和实验结果证明了所提方法的正确性。     

具有延时补偿的磁悬浮轴承开关功率放大器数字单周期控制

在磁悬浮轴承的开关功率放大器系统中,采用数字单周期控制算法具有算法简单、易实现、响应速度快等优点,但传统的单周期控制算法存在控制延时的缺点,会影响系统的稳定性以及功率放大器带宽。该文在考虑磁悬浮轴承线圈电阻压降的情况下,分析了数字单周期控制算法的原理,精确了算法的数学模型;结合算法原理对磁悬浮轴承控制系统的延时进行了估算,并推导了两种延时补偿模型,对延时补偿前、后的数字单周期控制算法进行了仿真与实验。结果表明:精确算法模型后的单周期控制能使实际电流波形跟踪给定波形,验证了算法的可行性;两种延时补偿模型均能使电流跟踪波形与给定波形相比基本无相位差,验证了延时补偿模型的有效性;补偿模型Ⅱ跟踪效果更佳,验证了补偿模型Ⅱ的优越性。     

基于闭环电流预测的永磁同步电机电流环延时补偿策略研究

永磁同步电机采用传统复矢量电流调节器在开关频率与电机频率比值较高时具有良好的参数鲁棒性与动态性能,但在低开关频率下,环路延时与参数摄动易使电流动态响应振荡甚至失稳。采用复矢量表示法对电流环延时环节进行精确建模,基于Smith预估器结构对传统电流预测延时补偿策略进行复矢量建模与频域分析。传统电流预测策略的开环结构在模型或者参数误差下会产生电流跟踪误差,针对该缺陷提出一种基于误差补偿器的闭环电流预测延时补偿算法。该算法采用改进Euler法对电流方程进行离散化,并通过将预测电流偏差积分反馈至预测方程形成闭环预测结构,可实现电流无静差跟踪,在抑制环路延时影响同时大大提升系统鲁棒性。实验结果验证理论分析的正确性和所提算法的有效性。     

清洁能源发电并网逆变器有限状态模型预测控制

针对清洁能源发电并网逆变器执行模型预测直接功率控制算法产生的延时问题,通过深入研究有限状态模型预测直接功率控制方法,设计模型预测协调控制策略,有效降低开关频率,实时更新功率器件开关状态,减小算法时滞。首先,在直接功率预测模型基础上,对输出功率进行两步预测,实现延时补偿。其次,分析价值函数对控制品质的影响机理,通过增加开关次数附加项,设计优化的价值函数,实现并网逆变器的协调控制。为验证控制系统性能,设计5 k W实验平台。对比不同控制策略下的实验结果表明,所设计控制策略能够减小输出功率波动,降低开关频率,灵活调节输出功率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

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。     

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。     

交流传动矢量控制系统时延补偿

系统时延的存在降低了矢量控制系统性能,对大功率低开关频率交流传动变流器性能影响尤其明显,当电机在中高速段运行时,可能导致系统的不稳定.针对此问题,本文分析了系统时延对于交流传动矢量控制系统稳定性的影响,提出了一种基于q轴电流误差的新型系统时延补偿算法.该算法克服了传统延时补偿方法的局限性,实现简单,较好地消除了延时引起...     

一种基于电流预测的电压型逆变器死区补偿方法

针对电压型逆变器因电流采样延时和寄生电容影响而导致死区补偿不准的问题,提出了一种基于电流预测的死区补偿方法,并建立了电压型PWM逆变器驱动异步电机的数学模型,将电流瞬时值和开关状态代入该模型去预测未来时刻的电流值,以此判断电流极性。分析了因死区时间和开关器件的寄生电容引起的电压误差,在每个周期内对输出电压进行了补偿。最后,改进算法在160 k W感应电机变频调速系统上进行了实验验证,结果证明了该补偿方法能有效改善电机的电流波形。     

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

永磁同步电机数字控制系统的电流预测控制,具有动态响应快、开关频率恒定、适于数字实现等特点。基于拉格朗日插值的无差拍预测控制算法,对电机电感参数失配比较敏感。为此,提出一种改进无差拍预测控制算法,修改了电流偏差约束条件和输出电压预测方法。利用根轨迹法分析了算法鲁棒性与电感参数失配的关系。在电机电感参数发生失配情况下,能够维持系统稳定,实现电机电流的闭环控制,使实际电流跟随给定,提高了算法的鲁棒性。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性。     

基于无差拍控制的PMSM电流预测控制算法

在传统的离散化矢量控制系统中,由于电流采样和PWM占空比更新等数字延时的存在,限制了PMSM控制系统在动态过程中对电机电流的控制能力.为了提高系统电流环性能拓展其带宽,在同步旋转轴系下,基于无差拍控制原理,提出了一种对电机电流的离散化预测控制算法.在理论上消除了矢量控制系统中的各种数字延时,提高了电机电流的控制能力.最后使用1台750 W的永磁同步伺服系统验证了这种算法的性能,实验结果表明永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度.     

以网侧电流为补偿目标的有源电力滤波器预测电流控制

根据有源电力滤波器谐波和无功检测的不必要性的结论,提出了一种以网侧电流为直接补偿目标的APF预测电流控制新方法.首先建立了用于预测电流控制的APF离散化模型,然后根据网侧电流的下一采样时刻的预测值和目标函数挑选出下一时刻的电压矢量.该方法除了可消除采样、计算造成的延时外,还可以省略谐波检测电路及实现等效的PwM发生器,在一定程度上简化了控制电路的软硬件设计,还消除了谐波检测造成的延时,具有良好的暂态性能.仿真结果表明该预测电流控制方法具有良好的补偿性能.     

一种改进的永磁电机无差拍预测控制方法

为解决数字控制方式固有的延时和开关非线性问题,提升电流环性能,本文基于永磁同步电机离散化数学模型,提出一种同时引入延时补偿和死区补偿改进无差拍电流预测的控制方法。在一个周期内,实现双步计算来补偿延时作用,并考虑逆变器开关的非线性及死区时间引起该周期内电压的变化进行电压补偿。相较于基本的预测方法,改进方法能够有效地提升动态响应和稳态精度,降低参数敏感性。     

异步电机模型预测三电平直接电流控制

三电平逆变器为控制系统提供了更多的电压矢量,相对于传统两电平逆变器能够使得直接电流跟踪控制变得更加精确,能进一步减小电流纹波。但是三电平逆变器存在中点电压平衡问题,如果不对中点电压进行控制会使得电机无法正常工作,同时在大容量三电平逆变器中一般需要其降低开关频率。因此,提出一种具有中点电压平衡和降低开关频率功能的模型预测直接电流控制方案:通过对中点电压进行预测控制,在模型预测直接电流控制的价值函数中加入开关切换次数的约束,能将中点电压有效控制在给定的范围内,并同时实现逆变器开关频率的降低;针对控制延时导致定子电流在参考值附近振荡并增加电流纹波和转矩脉动,采用延时补偿提高控制系统性能。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

单相单级PFC变换器预测控制算法研究

预测控制算法可以克服典型数字功率因数校正(PFC)算法结构复杂、运算量大的缺点,其运算得到了很大程度的简化。但对系统动态性能要求较高时,输出电压纹波会通过电压环进入到电流控制环节,进而影响PFC效果。针对该问题,提出一种具有快速动态响应能力的改进预测控制算法。通过在预测控制算法中引入补偿量,来对占空比进行补偿计算,以保证在提高输出动态响应速度的前提下,较好地实现PFC功能。最后通过仿真和实验,验证了所提改进预测控制算法的有效性。     

基于自适应滤波器的动态谐波电流预测方法

数字化控制系统常采用预测算法来克服控制器延时对补偿效果的影响.通常对于缓慢变化的负荷,电流预测比较容易,但对于动态冲击负荷,电流预测则十分困难.目前已有算法的预测效果都不令人满意,严重时甚至会导致补偿效果变差.针对以轧钢机为代表的动态冲击负荷,提出了一种基于自适应滤波器的谐波电流预测方法.该方法是用由一系列谐波电流信号叠加组成的多项式来拟合非线性负载电流信号,采用了带遗忘因子的递推最小二乘法来实时估算多项式的系数.仿真及实验结果表明,所提出的预测方法计算量适中,便于数字化实现,对动态冲击负荷具有非常高的预测精度,大大改善了控制器的补偿效果.     

基于占空比预测与零极点结合的LCL型逆变器延时补偿方法

LCL型并网逆变器数字控制中延时环节对系统稳定性的影响不可忽略。分析发现,网侧电流数字单环鲁棒性不足,需要采用额外的有源阻尼方法增强阻尼,但传统的数字电容电流反馈有源阻尼方法带来了内环数字延时,使电容电流内环等效虚拟电阻不再保持纯电阻特性,增大了系统保持稳定的难度,因此提出一种预测占空比结合零极点补偿控制延时的方法。通过预测控制算法得到占空比和增加零极点,有效地补偿了系统数字延时,消除了采样计算等产生的一拍延时和零阶保持器产生的半拍延时,使系统在有源阻尼方法下能有效地起到增强阻尼的作用。算法设计简单,系统稳定性加强。仿真和实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

双环重复控制三相四线制有源电力滤波器

采用一种适合于三相四线制不对称负载的谐波检测方法,使得逆变器仅需补偿无功及谐波电流而降低了开关器件容量的选取值。将比例调节与重复控制理论相结合,设计了电流双环重复控制系统,提高了电流环跟踪的快速性与稳态精度。通过MATLAB仿真验证了该谐波检测算法可顺利分离出各相无功及谐波电流,且控制算法具有快速和高稳定性。通过搭载DSP芯片作为主控系统的实验平台验证实际补偿效果,三相网侧电流谐波畸变率分别由补偿前的54.4%、59.2%、65.2%降低至补偿后的2.6%、3.2%、4.4%,证明所提出的检测及控制方法具有实用性和高稳定性。     

基于瞬时采样值的动态无功补偿直接法

针对目前无功补偿量的检测方法计算复杂、延时严重或者难以实现等问题,提出了一种新型的基于瞬时采样值的单相补偿量直接算法。该算法简化了常规检测有功电流分量和无功电流分量的繁琐过程,利用三角函数自身的数学关系即可得到补偿目标量,不受负荷电流为容性或者感性的影响,算法理论响应时间仅为1/4个周期,且易于实现。数值仿真与实际结果证明,使用该算法对系统进行补偿具有保持系统电流无畸变的优点,无功补偿范围广,稳定性能良好。