基于预估控制的数字大功率多特性电源研究

详细分析了系统预测控制的电路原理,介绍了预估控制算法,将其与常规PID控制算法结合,应用于大功率多特性电源控制,并以TMS320LF2407A为控制核心研制了多特性电源样机,经过控制实验比较,预估控制与PID控制结合算法对存在控制滞后的数字化系统,具有较好的控制能力,样机运行良好,可稳定输出变频变幅等多种波形组合.     

MMC控制策略比较分析研究

为了研究MMC的控制算法,将模型预测控制应用于MMC系统中,为了获得更好的控制效果,在模型预测控制中引入了死区补偿;并与传统的PI控制器进行深入比较分析。最后通过样机实验表明:两种控制算法在控制MMC输出电压、电流,环流和电容电压平衡控制等方面均具有很好的控制效果;尽管模型预测控制输出电流波形质量不如传统PI控制器优良,但是在电容电压平衡方面表现出很大的优势;并且由于模型预测控制能知晓下一时刻的开关状态,并能预测最优的开关组合状态,所以比传统PI控制表现出更快的动态响应特性。     

基于预测专家控制的开关电源控制算法研究

为了实现AC/DC功率变换的单位功率因数控制,抑制电感电流的高次谐波,通过对传统的功率因数校正升压电路拓扑结构进行改进,同时采用预测专家控制算法,用于功率变换电路的控制。仿真试验表明,预测专家控制算法能有效地控制改进后的功率因数校正电路,使功率变换器工作在单位功率因数下系统具有较快的动态响应特性,并且对电感电流有较强的谐波抑制能力。     

基于实时预测控制算法的数字逆变电源

基于模型预测内模的实时控制算法,能够克服数字逆变电源固有的滞后特性和负载波动等不确定因素.对模型预测内模的控制算法做了进一步研究.分别采用了Z域奈奎斯特图和波特图,分析了算法所含参数对控制性能的影响,包括系统的鲁棒稳定性和对扰动的谐波抑制能力,给出了参数的设计依据.实验结果表明,按照所给参数的设计依据,控制算法能够使数字控制逆变电源获得较好的综合控制性能:良好的稳态波形准确度、快速的动态响应和强的鲁棒性.     

基于T-S模糊模型的多变量非线性预测控制

针对多变量非线性系统预测控制的实时性问题,提出一种基于T-S模糊模型的预测控制快速算法.通过辨识建立非线性系统的T-S模糊模型,依据系统的运动特性和实际中控制输入增量的变化趋势选取特定基函数,将广义预测控制和预测函数控制相结合设计多变量预测控制律.该算法相比已有基于T-S模糊模型的多变量非线性广义预测控制算法大幅度减少了计算量,显著提高了控制的实时性.仿真结果验证了该算法的有效性.     

DC/DC变换器数字预测非线性PID控制策略

以DSP芯片TMS320LF2407为主处理单元,功率变换部分采用双管正激电路,提出一种具有数字预测的非线性PID控制器。设计并实现了模块化高压输入航空静止DC/DC变换器原理样机,给出了该样机的总体结构方案、关键硬件电路、相应的软件流程和实验结论。基于5kW样机的实验结果表明,这种数字式预测非线性PID控制能使DC/DC变换器具有良好的动、静态特性。     

6kV煤矿供电网混合有源滤波器的应用研究

提出一种适用于高压大容量环境且投资成本较小的新型混合有源滤波器(HAPF).在谐波检测方面,利用系统样机验证了基于坐标变换的离散傅里叶变换(DFT)滑窗迭代谐波电流检测算法;在谐波电流补偿输出的控制算法方面,总结出一种基于递推积分PI和离散滑模变结构控制的复合谐波电流控制算法,这两种算法均采用S函数来构建,通过了Mat...     

多项式逼近建模的非线性系统预测控制

针对可以获得有界输入输出数据的非线性系统,提出了一种多项式逼近建模的预测控制算法.将有界输入输出数据的取值域通过拓扑同胚变换到[0,1]范围内,用多项式逼近方法建立非线性系统的多个不同预测步长的预测模型,最小化目标函数求得预测控制律,并通过误差修正去除有可能存在的模型失配对系统的影响,得到了一种非线性系统的预测控制算法.算法中的预测模型直接由多项式逼近建模得到,不必求解Diophantine方程,从而减少了预测控制律的计算量.仿真结果说明算法的正确性和有效性.     

CLLLC谐振式变换器的广义预测控制

针对CLLLC谐振式双向DC/DC变换器的模型复杂、环路设计困难以及动态特性慢等问题,提出了一种基于低阶等效模型的广义预测电压控制GPVC(generalized predictive voltage control)算法.首先通过扫频方法拟合得到变换器低阶等效模型;其次设计一种基于模型的GPVC策略,构建成本函数;最后,搭建实验样机实现预测电压控制算法.实验结果证明了所提控制策略的有效性,在多种工况下相比传统PI控制方法具有更优的稳态性、动态性和鲁棒性.     

DMC-PID串级控制在火电厂过热汽温控制中的应用研究

根据火电厂过热汽温的动态特性,将先进的预测控制算法和PID控制算法相结合,构成DMC-PID串级控制系统。利用DMC预测控制算法的鲁棒性强及PID控制算法抗干扰性能好的优点,在Matlab平台上进行了仿真,结果表明该控制策略具有明显优于常规PID串级控制的性能。     

基于无差拍控制的两级式单相光伏并网逆变器的研究

对单相高功率因数PWM整流器进行了建模,研究了数字化无差拍控制的算法。提出了一种无差拍电流控制策略,并将其用于两级式单相光伏并网逆变器的控制。仿真结果表明,该控制方法能使光伏发电系统实现最大功率输出,能准确、快速地跟踪电网电压,且功率因数接近1,因而可推广应用于光伏发电领域。     

基于预测电流控制的三电平4象限变流器研究

为了实现变流器网侧电流正弦化,输入端高功率因数和开关器件承受低电压应力,介绍了一种单相三电平4象限变流器的电路,分析了其工作模式,推导了其数学模型,为了易于数字化处理器实现,探讨了一种类似于SVPWM控制的新型预测电流控制策路.该控制算法不仅能够离散化实现,而且能够弥补三电平变流器直流侧电容电压不平衡的先天性缺陷.仿真结果表明:该控制策略能有效地抑制注入电网的谐波,实现交流输入端高功率因数和能量的双向流动,系统具有很好的动态特性.     

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.     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

级联式并联有源电力滤波器的控制

本文提出了一种新的级联式并联有源电力滤波器(CSAPF)的控制算法.传统的两电平拓扑结构的有源滤波器由于其功率开关耐压水平的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿.在高压大容量传动系统中,H桥级联式逆变器得到了广泛的应用.然而,这种逆变器独立电容电压的不平衡问题限制了其在有源滤波领域的应用.本文针对这一问题设计了一种新的参考电流提取算法和电容电压平衡PWM算法.实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性.     

混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法

针对随机性强和波动性大的新能源发电系统,为了平滑其出力,提出了一种混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法。该方法首先分析了锂电池和超级电容充放电速度的互补特性,以及它们的功率变换器各种开关状态。然后基于模型预测控制建立了锂电池、超级电容器和双功率变换器预测模型。在此基础上,应用模型预测控制设计了混合储能控制系统。在考虑锂电池电流跟踪误差、超级电容器电流跟踪误差、超级电容器损耗和双功率变换器开关管导通数量的情况下,构建了多目标评价函数,并进行了最优开关模式求解。通过实时优化控制系统,输出最优开关模式,既实现了锂电池大电流充放电和跟踪低频变化功率,也实现了超级电容器小电流充放电和跟踪高频变化功率。因此,该方法实现了混合储能系统能量合理分配,延长了锂电池使用寿命,减少了开关动作,提高了系统整体效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性。     

风电变流器的RT-LAB硬件在环仿真系统设计与实现

对于兆瓦级风电变流器的控制算法研究多采用Matlab/Simulink、PSCAD和Psim等纯数字仿真软件,存在不能真实模拟风电变流器运行和不便于控制算法开发和移植等缺点。鉴于此,利用RT-LAB半实物虚拟仿真器和分布式数字控制器实现无缝连接,搭建了一套3 MW鼠笼型全功率风电变流器的硬件在环仿真平台,并进行了风电变流器的控制算法开发和验证。半实物仿真和实验结果表明,在RT-LAB硬件在环仿真平台上开发的软件算法可以直接应用到实际变流器系统中,且控制效果完全一致,该方法大大缩短了风电变流器的研发周期。     

Microsecond nonlinear model predictive control for DC-DC converters

In this paper, we present a novel nonlinear model predictive control (NMPC) formulation for the transient control of a DC-DC converter. We demonstrate that a real-time implementation of the proposed NMPC scheme using the PANOC solver can be efficiently applied to control DC-DC converters in the microsecond range. Moreover, an embedded, code-generated version of PANOC can be implemented using microcontrollers or digital signal processors. The algorithm is incorporated in the transient simulator of PWM DC-DC converters, and the operation of the simulator on the boost converter's example is presented, comparing the performance of our NMPC-controller with that of a classical PID controller. The operation of the boost converter controlled using the proposed NMPC algorithm is validated experimentally.     

并网型电励磁同步电机风力发电控制策略研究

随着人们对新能源风能的关注,风力发电系统(WEGS)的研究早已成为热点。而电励磁同步发电机(EESG)具有功率因数可调、效率高等优点,研究其在风力发电系统中的应用有重要意义。选用背靠背双PWM功率变换器拓扑结构,详细研究机侧和网侧控制策略。为实现机侧对外输出电磁功率的快速控制,采用直接转矩控制(DTC)策略;为实现网侧直流母线电压快速平稳控制,采用电网电压定向的矢量控制策略。并在以TMS320F2812DSP为核心的全数字控制系统下进行实验,实验结果表明,所设计系统工作可靠、控制性能好。