模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用发展综述

随着数字技术的发展,模型预测控制(MPC)已经广泛应用于交流传动系统。首先介绍了经典MPC策略——有限控制集MPC和连续控制集MPC的原理。其次综述了多步预测控制、多矢量预测控制、具有参数鲁棒性的预测控制、广义模型预测、显式模型预测这些常见的改进MPC的研究现状,并提出相关研究思路。最后,根据MPC的应用需求和研究现状,展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。     

广义预测控制技术的现状及展望

本文系统地阔述了广义预测控制理论的的基本特点，对预测控制技术的发展现状和今后研究方向进行了论述。     

电力系统分布式模型预测控制方法综述与展望

模型预测控制作为一类约束优化控制策略,在电力系统控制领域得到了广泛的应用,传统的集中式模型预测控制难以满足复杂互联电力系统的多目标优化、可靠性、实时优化等要求。分布式模型预测控制能够协同多个局部控制器实现全局优化或纳什优化。文中全面综述分布式模型预测控制在电力系统中的研究现状和发展方向。首先,按照控制结构对模型预测控制方法进行了分类和对比分析,接着重点阐述了非协作式和协作式2类分布式模型预测控制方法。然后,围绕分布式模型预测控制在不同应用场景分别进行综述和分析。最后,指出了分布式模型预测控制在电力系统控制应用的研究方向。     

交流电动机自适应控制技术的发展现状及应用

随着高性能交流伺服驱动系统对控制精度和控制性能要求的进一步提高,自适应控制技术的应用成为现代电机控制的发展方向。详细论述了自适应技术的发展现状、三种常用技术在电机控制中的运用,并对自适应控制未来的发展趋势进行了预测。     

含风电电力系统有功功率模型预测控制方法综述

模型预测控制(model predictive control,MPC)是一种先进的优化算法,其优势在于通过滚动优化和反馈校正弥补预测模型精度不高的缺点,抑制扰动,提高鲁棒性。近年来已成为应对大规模风电并网不确定性建模的研究热点。该文全面梳理基于模型预测控制的大规模风电并网的电力系统有功功率控制领域中的发展现状,特别是对以随机模型预测控制、分布式模型预测控制和鲁棒模型预测控制为主要形式的模型预测控制方法在应对不确定性建模问题方面进行深入分析,以风电机组–风电场–风电集群与常规电源有功和频率控制为主线,阐述模型预测控制方法的优点和缺点并加以评述,并对MPC的分解协调策略和求解效率进行归纳和总结。最后凝练了若干个基于MPC的大规模风电并网关键问题,并展望了MPC在电力系统控制应用的研究方向。     

步入现场控制领域的工业以太网

本文以太网进入控制领域的背景出发，根据以太网与工业以太网的优点论述了以太网进入工业控制领域的可行性，分析了目前工业以太网的发展现状并预测了今后的发展趋势。     

光伏功率预测技术

光伏功率预测是提高光伏电站控制、调度性能,保障高比率光伏发电接入的电网安全稳定运行的基础性关键技术。国内光伏功率预测技术研究和工程应用尚处于起步阶段,理清其技术脉络和关键问题尤其迫切。文中对光伏功率预测基本技术原理和关键问题进行了全面综述,首先介绍其基本原理和预测模式,然后总结了超短期和短期预测的主要技术要点,并着重对提升预测精度的相关研究进行评述,最后结合中国光伏功率预测发展现状,提出了值得研究和关注的光伏功率预测关键问题。     

球磨机制粉系统控制的现状和前景

概述了解耦控制、自寻优控制、模糊控制、预测控制、神经元控制等先进控制方法在球磨机制粉系统中的研究和应用现状，以及球磨机负荷的几种检测手段和自启停控制问题，并指出了存在的问题和发展前景。     

控制与保护开关电器技术发展概况

描述了控制与保护开关电器(CPS)产品特点和发展动向,列举了现在市场上常见的的典型CPS产品的状况。分析了CPS的专利现状和标准,结合标准对CPS技术发展趋势进行了预测。     

电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展

模型预测控制是一种优化控制算法,其突出优点在于控制算法嵌入显式过程模型并且直接考虑被控过程的输入、状态和输出的约束条件,近年来成为电力工业复杂系统研究的热点。该文全面综述了模型预测控制在电力生产过程和电力系统自动发电控制中的应用现状。在电力生产过程控制中,模型预测控制可实现子系统的节能控制,也可实现机炉协调控制以满足约束条件下跟踪负荷需求。监督预测控制可实现厂级优化控制。在电力系统自动发电控制中,模型预测控制可满足发电机变化率约束,减少机组疲劳和磨损,符合CPS标准。最后阐述了理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

A power control strategy to improve power system stability in the presence of wind farms using FACTS devices and predictive control

The main objective of this paper that distinguishes it from other similar articles is to employ predictive control strategy to improve the stability of power systems (4- machines and 10-machine) in presence of wind farms based on Doubly Fed Induction Generator (DFIG), using Static Synchronous Series Compensator (SSSC) and Super Capacitor Energy Storage System (SCESS). In this paper, SCESS is used to control the active power in the Grid Side Convertor (GSC) and SSSC is employed to reduce low frequency oscillations. The proposed strategy based on the predictive control can be simultaneously used to control the active and reactive power of the Rotor Side Convertor (RSC) as well as damping controller design for SCESS and SSSC. A function is used in the predictive control strategy to reduce computational complexity in selecting the input paths of Laguerre functions. Moreover, the sampling time is reduced by means of employing the exponential data weighting. Simulation results for the function-based predictive control using disturbance scenario in the field of non-linear time are compared with the other two methods, model-based predictive control and classic model (without using the predictive control). The effectiveness of the proposed strategy in improving stability is confirmed through simulation result.     

考虑交流滤波器扰动的换相失败预测控制策略改进

换相失败是高压直流输电系统中最常见的故障之一,而换相失败预测控制则是预防换相失败的重要手段。文中从断路器离散动作特性和控制原理等方面,详细分析了交流滤波器投入对换相失败预测控制造成扰动的机理,并从检测定值环节分析控制策略改进的可行性。另外,为彻底解决交流滤波器投入等轻微交流系统扰动对换相失败预测控制以及高压直流输电系统的影响,分析了直流电流在交流系统扰动以及交流系统故障期间的变化特征,引入新的电气参数作为辅助判据,完善换相失败预测控制原理。仿真测试结果表明,优化后的换相失败预测控制抵御交流系统扰动的能力更强,在高压直流工程中的适用性更高,更有利于高压直流系统的稳定运行。     

Model Predictive Torque Ripple Reduction with Weighting Factor Optimization Fed by an Indirect Matrix Converter

Abstract—Model predictive control has emerged as a powerful control tool in the field of power converter and drive's system. In this article, a weighting factor optimization for reducing the torque ripple of induction machine fed by an indirect matrix converter is introduced and presented. Therefore, an optimization method is adopted here to calculate the optimum weighting factor corresponding to minimum torque ripple. However, model predictive torque and flux control of the induction machine with conventionally selected weighting factor is being investigated in this article and is compared with the proposed optimum weighting factor based model predictive control algorithm to reduce the torque ripples. The proposed model predictive control scheme utilizes the discrete phenomena of power converter and predicts the future nature of the system variables. For the next sampling period, model predictive method selects the optimized switching state that minimizes a cost function based on optimized weighting factor to actuate the power converter. The introduced weighting factor optimization method in model predictive control algorithm is validated through simulations and shows potential control, tracking of variables with their respective references and consequently reduces the torque ripples corresponding to conventional weighting factor based predictive control method.     

一种永磁同步电机可视化双矢量调制模型预测控制方法

针对常规永磁同步电机单矢量模型预测控制存在电流谐波较大的问题,采用了一种永磁同步电机双矢量调制模型预测控制方法,以降低电流谐波。首先,定义了一个与常规单矢量模型预测控制相同的目标函数;然后,根据逆变器8个基本电压矢量构建了12个虚拟电压矢量,在计算电压矢量作用时间时,假设每个电压矢量的作用时间与其对应的目标函数值成反比;最后,为了降低计算量,使用了一种改进的电压矢量预选方法,但该双矢量调制模型预测控制方法仍缺乏严格的理论基础。因此提出一种可视化方法来详细证明了所述双矢量调制模型预测控制的有效性,从而为调制模型预测控制及其推广应用提供了坚实的理论基础。所提可视化分析方法还可以扩展到三矢量模型预测控制中。详细的对比实验结果验证了所述控制方法的有效性以及所提可视化分析的正确性。     

基于复合模型预测控制策略的三电平APF研究

电力有源滤波器(Active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种三相静止坐标下的基于模型预测控制复合控制器,复合控制器由改进的自适应广义积分器和模型预测控制两部分组成。该复合控制策略有效地整合了预测控制和自适应广义积分器的优点,在最大限度利用模型预测进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行无静差跟踪控制。所提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单独预测控制交流变量时所存在的稳态误差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了系统的参数设计和稳定性分析。最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点,现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制,解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器,级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台,通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能,分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。     

基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略.设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化.该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性.     

乘数型主蒸汽温度预测函数控制研究及应用

提出了一种乘数型预测函数控制方法,针对一阶加纯迟延对象,当采用阶跃函数时,可以得出预测函数最优控制律,该控制律中预测时域优化长度为指数系数。提出采用乘数系数的方法去计算最优控制律,将乘数系数称为预测调整系数,将修正后的被控对象输出简化为实际被控对象输出,获得乘数型预测函数控制最优控制律。对于主蒸汽温度控制系统来说,具有导前区和惰性区,常规的做法是进行串级控制,将主控制器改为乘数型预测函数控制器,同时提出一种减温水调节阀线性校正方法,工程实践证明文章所提出的方法简单有效,具有很强的推广应用价值。