光伏并网VSI鲁棒预测控制方法及稳定性分析

在光伏微电网控制系统中,延时和滤波电感量变化会影响系统响应速度、稳定性及并网电流畸变率。对此,提出一种功率前馈的鲁棒预测无差拍并网控制方法。通过引入功率前馈控制加快系统的响应速度。鲁棒预测无差拍控制方法被提出用于并网电流控制,以增强系统的鲁棒性,降低因控制延时和电感量偏差对并网电流造成的畸变。分析了带延迟环节的z域无差拍控制模型,并讨论了延时和电感量取值对系统稳定性的影响。给出了鲁棒预测无差拍控制的设计方法,并根据z域内的传递函数对其进行了稳定性分析,确定了控制参数的选取范围。仿真与实验结果证明了所提控制方法的有效性。     

永磁同步电机无差拍电流控制电流稳态误差消除算法

电流环的响应速度决定永磁同步电机伺服系统的响应速度。无差拍电流控制可以使电流环具有良好的响应速度,但当电机参数与控制算法中电机参数不匹配时电流会产生稳态误差,无法输出期望转矩。针对该问题将离散积分加入无差拍电流控制算法中并且给出积分系数的取值范围,消除了因电机参数变化而引起的电流稳态误差,提高了电流跟踪精度。最后通过仿真与试验验证了所提算法的有效性和实用性。     

基于Luenberger观测器的链式APF控制策略研究

文章提出基于Luenberger 观测器的鲁棒预测电流控制器设计方法,有效克服传统无差拍控制和基于两拍采样的预测电流控制方法在控制延时情况下稳定裕度低、鲁棒性差等缺点,该方法有效补偿电流跟踪的时滞效应,显著地改善电流环的高频特性,提高控制精度、改善系统的稳定裕度和鲁棒性。动模实验表明,链式APF对于各种非线性负载均具有良好的补偿精度和动态响应速度,实现各H桥直流母线电压自均衡控制。     

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。     

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。     

基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究

由于数字控制固有的采样、滤波延时等因素,限制了系统电流环的性能,因此为了减小延时并提高伺服系统电流环控制性能,提出了一种基于无差拍控制原理的永磁同步电机鲁棒预测电流控制算法。根据电流给定和相应系统变量的反馈值,计算出下一周期逆变器的开关状态。分析了电机电感误差、电流采样及其滤波引起的系统相角裕量减小的问题。为了补偿系统的相角裕量,提高系统对电感参数的容许误差,引入了龙伯格(Luenberger)状态观测器,通过调节鲁棒性系数来增加系统的相角裕量。定量给出了鲁棒性系数与系统带宽和相角裕量之间的关系。使用一套750W永磁同步伺服单元验证了算法的有效性,并分析了仿真和实验结果。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于PDFF速度调节器的PMLSM无差拍电流预测控制

针对电磁弹射用永磁同步直线电机控制系统动态响应速度快、抗干扰能力强的需求,传统永磁同步直线电机PI控制系统无法满足控制需要的现状,本文设计了具有高动态性能、强鲁棒性的速度-电流双闭环控制系统。在转速环引入伪微分前馈-反馈调节器,电流环采用无差拍电流预测控制,同时为消除永磁同步直线电机参数失配以及外部扰动造成的电流波动,设计了扩张状态观测器对扰动进行观测,并对电压参考值进行补偿,提升了系统的鲁棒性和动态响应能力。最后利用MATLAB/Simulink仿真验证了设计的可行性,设计的系统相较于传统PI速度调节器电流预测控制系统动态响应速度更快、抗干扰能力更强。     

有源电力滤波器采样滤波电路的优化设计及鲁棒控制

电流采样电路的设计和电流内环的控制效果是影响有源电力滤波器(APF)补偿精度的两个重要因素。文中首先通过波特图详细分析了电阻和电容参数选取对APF电流内环的影响,提出了一种RC滤波电路的参数设计方法。同时,考虑到控制延时环节不可避免存在,分析了带延时环节的z域无差拍离散控制模型,并讨论了电感值变化对系统鲁棒性的影响。对此,文中提出了一种预测电流控制方法,对采样的电网电压,逆变器输出电流都作了超前一拍预测,减小了延时对系统影响,增强系统的鲁棒性。此外,根据z域内的电流环传递函数对系统进行了稳定性分析,给出了控制参数的选取方法。针对该控制方法,搭建了APF试验样机,实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。     

基于滑模解耦的EPS用PMSM鲁棒预测电流控制

在电动助力转向系统中,基于无差拍控制的永磁同步电机电流控制算法的使用,可有效提高电流的跟踪性能。但受系统延时、电机参数摄动及外部干扰的影响,传统的无差拍控制无法保证系统对稳定性和控制精度的要求。在原系统上增加鲁棒电流预测算法后,又提出了一种基于自适应离散滑模电流解耦算法,使系统提高稳定性的同时,解决了动态耦合的影响。仿真结果表明,该算法配合鲁棒电流的无差拍控制算法,可以显著地提高电流的跟踪速度和控制精度。     

基于扰动观测器的永磁同步电机鲁棒电流预测控制

针对传统的矢量控制电流环动态性能差、PI参数设定繁琐且精度低等缺点,对电机的无差拍电流预测控制展开了研究,然而传统无差拍电流预测控制缺少反馈校正的模块,因此其抗干扰性能力差。为减小电机参数扰动的影响,引入了鲁棒电流控制策略并加入了扰动观测器,通过前馈补偿与反馈补偿相结合的方式消除系统的扰动量,从而提高控制系统鲁棒性。通过在Simu l i n k环境下搭建仿真模型,验证了理论的正确性。仿真结果表明,设计的电流控制算法具有良好的静态和动态控制性能。     

PMSM无模型滑模转速无差拍电流预测控制

针对传统永磁电机调速系统易受到参数摄动影响而导致控制精度下降的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的永磁同步电机(PMSM)无模型滑模转速无差拍电流预测控制策略。首先用参数摄动下的PMSM调速系统数学模型归纳出系统对应的超局部模型,然后结合无差拍预测控制思想设计了电流环控制器,采用两步预测算法解决了传统无差拍算法存在的延时问题,并且提出校正算法进一步抑制实际的预测误差;利用变速率指数滑模趋近率设计了新型无模型滑模速度控制器,减弱抖振的同时提高了系统响应速度;并设计ESO对参数失配和扰动进行估计和补偿。最后,通过仿真与半实物实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于参数自适应的永磁同步电机无差拍预测电流控制

无差拍预测电流控制(dead-beat predictive current control，DPCC)因其响应迅速而在电机控制领域具有较大应用潜力，然而受参数敏感影响，该方法鲁棒性不高。为此，文中提出一种结合参数自适应的永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine，PMSM)电流无差拍控制方法，以解决无差拍控制在参数失调下的鲁棒性问题。首先，介绍无差拍电流控制的基本原理。随后，重点分析在电机参数不精确的条件下，参数误差对无差拍电流控制环路的影响。针对电机参数不精确的情况，提出一种结合了参数自适应算法的预测电流控制方法，通过在线进行电机参数辨识，实时修改预测电流控制器的参数，以达到参数修正的效果。最后，对该方法的控制效果进行对比仿真验证与效果评估。结果表明，采用该方法后电流控制过程中系统鲁棒性提升明显，效果较好。     

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。     

单相PWM整流器改进无差拍电流预测控制方法EI北大核心CSCD

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器的无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定电流信号,但由于电感参数与控制延时的影响,会导致交流电流畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。针对该问题,该文提出一种改进无差拍电流预测算法,推导了单相PWM整流器改进算法的离散传递函数,分析电感参数和采样时间对控制系统稳定性能和动态性能的影响。将改进的无差拍电流控制方法应用于双闭环系统中,能够有效减小电网电流的3次谐波及总谐波失真(total harmonic distortion,THD),消除了电流畸变。整个系统在直流母线电压外环的控制下,实现了直流母线电压的精确控制。仿真结果和实验结果都证明了改进电流控制方法理论分析的正确性和可行性。     

三相PWM整流器无差拍电流控制方法研究

脉宽调制(PWM)整流器的无差拍电流控制作为一种数字控制方式,能快速准确地跟踪系统给定的电流信号,但其作为一种基于对象精确模型的控制方式,滤波电感模型参数与实际电感参数的不匹配及系统的控制延时都会损害控制模型的精确度,导致网侧电流发生畸变,电流谐波含量增大甚至系统不稳定。提出了一种改进型无差拍电流控制算法,推导了三相PWM整流器改进算法的离散传递函数,并对系统的稳定性能和动态性能进行了分析。将该算法用于三相电压源PWM整流器的双闭环系统中,可有效减小电流总谐波畸变率(THD)和畸变,同时能得到精确控制的直流母线电压。仿真和实验结果验证了该方案的正确性和可行性。     

有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略

首先推导了三相有源电力滤波器(APF)的连续时间数学模型和离散数学模型,介绍了APF的整体控制结构。对传统无差拍控制进行深入分析,发现考虑AD采样和DSP数字计算延时后,传统无差拍控制并不能真正实现控制上的无差拍,控制精度不高。为此,提出一种改进无差拍控制,两个闭环极点均位于原点,理论上可以实现真正的无差拍控制。为了提高改进无差拍控制的抗扰动性能和对电感参数变化的鲁棒性,提出一种改进无差拍-重复控制策略。该策略能有效消除AD采样误差、死区时间、电感参数偏移对控制性能的影响,具有良好的谐波补偿效果。实验结果验证了该策略的正确性和有效性。     

基于自适应噪声消除的无差拍控制方法北大核心

无差拍控制在对瞬时电流进行处理控制时易受噪声干扰,且采样与信息处理造成的控制延时会影响系统的稳定性。根据参考电流具有较强的周期性和重复性的特点,提出一种应用于并联有源电力滤波器的基于自适应噪声消除的无差拍控制方法。该方法采用自适应噪声消除算法处理不同周期但同一相位的采样数据,自适应预测参考电流、输出电流和系统电压,使得控制算法提前一拍执行,消除了控制时延对系统稳定性的影响,有效地抑制了噪声干扰,具有良好的动态响应速度、跟踪精度和系统稳定性。仿真结果表明了方法的有效性和可行性。     

基于参数在线辨识的高速永磁电机无差拍电流预测控制

针对无传感器表贴式永磁同步电机高速运行过程中电气参数摄动影响电流环性能和转子位置估计精度的问题，提出一种基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法。首先，为了提升电流环控制器的动态性能，结合永磁电机控制系统的特点，采用无差拍电流预测控制并进行模型参数敏感性分析。其次，针对多参数在线辨识存在的欠秩问题，提出在3种不同时间尺度下，采用基于神经元迭代求解的总体最小二乘法在线分步辨识电机定子电感、电阻和永磁体磁链。最后将辨识结果用于更新无差拍电流预测控制器及滑模观测器参数。实验结果表明，基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法能有效提高电流环控制器稳态性能及转子位置估计精度。     

基于功率前馈的H6拓扑无差拍并网控制方法

单相H6拓扑光伏逆变器具有高效及抑制漏电流的特点,可有效提高光伏并网系统的效率及安全性。为减小控制延时造成的并网电流畸变率,在分析H6拓扑及无差拍控制工作原理的基础上,提出了预测型无差拍电流控制方法。同时引入功率前馈控制,有效提高了输出电流对输入功率变化的响应速度。在Matlab/Simulink中搭建了单相H6拓扑光伏逆变系统进行仿真,并搭建了2 kW实验样机,验证了该控制方法的有效性。