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。     

级联型SVG的无差拍频率自适应快速重复控制

为了提高级联H桥静止无功发生器(SVG)的动、静态性能,对电流预测算法和控制算法进行了设计。首先在d,q轴下建立了H桥级联型SVG的无差拍数学模型,针对补偿电流滞后预测电流两拍的问题,提前两拍进行补偿电流预测。为了减少补偿电流的稳态误差和传统重复控制的延迟,提出一种无差拍频率自适应快速重复控制算法。无差拍频率自适应快速重复控制既适用于N/2为整数,也适用于N/2为小数的情况,避免电网频率波动对控制造成的影响。然后在Matlab平台搭建了仿真模型并进行系统仿真,最后搭建了样机平台并对普通无差拍重复控制和所设计控制算法下补偿电流的波形进行了对比。仿真和实验结果均验证了所提算法的可行性和有效性。     

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。     

基于无差拍控制的APF参数失配暂态分析

对于三相有源电力滤波器(APF)系统而言,无差拍控制算法是一种高性能预测控制算法,具有快速的动态响应能力。但无差拍控制对模型参数的精度依赖度很高。通过分析系统稳定域,得出模型参数与稳定性关系。同时通过对滞后一拍进行补偿,提高了系统对于参数失配的容错性能。最后通过实验分析了暂态情况下无差拍控制的动态性能和稳态性能。     

采用定子电流与扰动观测的永磁同步电机改进预测电流控制

提出了一种采用定子电流和扰动观测补偿的改进预测电流控制(PCC)算法。理论上永磁同步电机PCC具有优异的控制性能,但现实系统中离散采样延时与电磁参数时变等问题使得原理上基于模型的预测电流控制器的控制品质严重恶化。设计了龙伯格(Luenberger)状态观测器实现对定子电流与参数扰动的观测,并应用于补偿和改进经典的无差拍预测电流控制器。将观测到的当前时刻的定子电流替代当前时刻的采样电流用于反馈控制,以补偿采样延时;运行过程中电磁参数的变化使得模型参数失配,其影响以电压扰动的形式被观测出来,并补偿到预测控制输出的电压指令中。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

永磁同步电机自适应鲁棒电流预测控制

针对传统永磁同步电机电流预测控制易受电机内部参数摄动影响的问题,研究一种考虑电机内部参数摄动的自适应鲁棒电流预测控制算法。基于Lyapunov稳定性判据,设计自适应扰动观测器在线观测d,q轴系统扰动,用以实时补偿电流预测控制器的输出电压,校正系统扰动引起的模型失配,提高电流预测控制的抗参数摄动性能。实验给定永磁同步电机定子电阻、电感以及转子磁链三种参数摄动情况,结果验证了该自适应鲁棒电流预测控制算法的优良性能。     

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。     

PMSLM的无差拍预测电流控制研究

传统的无差拍预测电流控制的永磁同步直线电机(PMSLM)驱动系统,采用一个采样周期进行双步计算的方式补偿时延问题,具有动态性能好、稳态精度高等优点,但对参数偏差导致的系统参数扰动,没有较好的解决方式。在此提出一种PMSLM的无差拍预测电流控制算法,考虑到电机的电气时间常数远小于机械时间常数,利用相邻周期的电压预测方程来消去参数扰动和反电动势分量,实现对参数扰动的实时补偿。实验结果表明,所提算法计算量小,有效地减小了参数扰动对电流预测精度的影响,实现了对电流的快速准确跟踪。     

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。     

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ESO的PMSM无差拍预测电流控制研究

在永磁同步电机调速系统中,优良的电流控制效果对系统的控制性能至关重要.为解决数字控制中存在的采样、滤波等因素带来的控制延迟,基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种基于最小电流误差的无差拍预测电流控制策略.同时,为解决预测电流控制存在的对模型参数尤其是电机电感的参数鲁棒性较低的问题,结合自抗扰控制技术,在...     

无差拍优化T型三电平APF模型预测电流控制

为实现T型三电平有源电力滤波器(APF)的高性能电流跟踪控制及其鲁棒性,提出了一种无差拍优化有限集模型预测控制(FCS-MPC)算法,并设计了滤波电感在线观测器。首先,为降低滚动优化过程的运算量,提出了一种基于谐波电流无差拍预测的电压矢量控制集简化方法,减少了每个控制周期内迭代计算的次数。然后,为降低电感参数失配对FCS-MPC算法性能的影响,设计了一种电感观测器完成参数的在线修正。最后,通过仿真对所提算法完成验证。仿真结果表明,所提算法不仅保持了传统FCS-MPC优越的动静态响应性能,同时显著减少了数字实现的运算量,提升了参数失配时控制系统的鲁棒性。     

静止坐标系下D-STATCOM自适应无差拍控制

提出一种静止坐标系下配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的自适应无差拍控制方法。首先针对传统的D-STATCOM无差拍控制模型在开关频率低时存在较大误差的问题,将一个开关周期内的电网电压作为变化量来考虑,建立了新的静止坐标系下的D-STATCOM的无差拍控制模型。其次,为了克服D-STATCOM参数变化对补偿器性能的影响,利用最小二乘法进行参数的在线估计,以自适应修正控制模型,提高了补偿精度。另外,为了满足该控制方法对补偿电流参考值和电网电压进行预测的要求,提出一种复合预测方法,有效地提高了预测算法的精度和动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有控制精度高、响应速度快的特点。     

用于电能质量治理的三电平变流器预测无差拍重复控制优化及性能分析

针对用于低压配电网负荷谐波、三相不平衡和无功补偿的三相四线制T型三电平变流器,对其控制算法进行了整体优化。首先,根据dq0坐标变换前后不同频率分量之间的映射关系,设计了快速指令电流提取与预测算法,该算法不仅能够独立提取谐波、不平衡和无功分量,而且指令电流提取时间缩短至10 ms;其次,针对无差拍控制延时问题,设计了即时采样与预测无差拍重复控制结合的控制器进行优化,并分析了所提控制器的性能;最后,搭建了13 kV·A的物理样机,测试结果证实了相较于传统的预测无差拍重复控制,所设计的控制策略具有更好的控制精度与稳定裕度。     

Algorithms of adaptive tracking of unknown multisinusoidal signals in linear systems with arbitrary input delay

The problem of adaptive tracking control is addressed for the class of linear time‐invariant plants with known parameters and arbitrary known input delay. The reference signal is a priori unknown and is represented by a sum of biased harmonics with unknown amplitudes, frequencies, and phases. Asymptotic tracking is provided by predictive adjustable control with parameters generated by one of three designed adaptation algorithms. The first algorithm is based on a gradient scheme and ensures zero steady‐state tracking error with all signals bounded. The other two algorithms additionally involve the scheme with fast parametric convergence improving the closed‐loop system performance. In all the algorithms, the problem of delay compensation is resolved by special augmentation of tracking error. The adjustable control law proposed do not require identification of the reference signal parameters.     

开关磁阻电机固定频率预测电流控制策略

针对开关磁阻电机(SRM)传统电流斩波控制(CCC)开关频率不固定、电流跟踪效果差的问题,提出了一种固定频率的无差拍预测电流控制(DPCC)算法。基于对SRM静态电磁特性的精确解析拟合,建立SRM离散预测模型。为了减小转矩脉动,利用无差拍理论实时计算下一时刻所需电压,实现对电机参考电流的精确跟踪。为进一步提高效率,采用新型转矩分配函数代替传统线性转矩分配函数。基于试验样机测试数据,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对所提出的算法进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的固定频率DPCC方法相比传统CCC方法,具有更小的电流跟踪误差,并且能够有效减小SRM的转矩脉动,提高系统效率。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

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。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。